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TECHNISCHER BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine in Faserbahnmaschinen, vorzugsweise
in Papier-, Karton- oder Zellulosemaschinen zu verwendende Walze
zur Bearbeitung eines bahnartigen Materials. Die Erfindung betrifft
insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine in Faserbahnmaschinen,
vorzugsweise in Papier-, Karton- und Zellulosemaschinen zu verwendende
Thermowalze zum Heizen, Kalandrieren, Nasspressen und/oder Kühlen
eines bahnartigen Materials.
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STAND DER TECHNIK
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Die
bei der Kalandrierung von Papier und Karton benötigte Wärmeleistung
wird heutzutage mit heizbaren Walzen, mit Thermowalzen, erzeugt.
Während der letzten Jahre haben die Betriebsgeschwindigkeiten
von Kalandern stark zugenommen. Damit die erforderliche Kalandrierungswirkung
erreicht wird, müssen die Oberflächentemperaturen
von Walzen auch auf 200°C bis 250°C oder sogar
darüber angehoben werden. Eine hohe Betriebsgeschwindigkeit,
verbunden mit einer hohen Oberflächentemperatur der Thermowalze
bedeutet, dass die von der Thermowalze abzuführende Wärmeleistung
sehr hoch sein muss, bei neuen Prozessen typisch 200 kW/m oder sogar
höher.
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Bekanntlich
wird die Wärme einer Thermowalze durch Zuführung
einer als Wärmeübertragungsmedium dienenden Flüssigkeit
oder von Gas in das Innere der Thermowalze und insbesondere in Bohrungen,
die sich im Mantel befinden, erzeugt, aus denen die Wärme
in den Mantel übertragen und weiter an die Oberfläche
der Walze geleitet wird.
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Allgemein
sind Strömungskanäle für das Wärmeübertragungsmittel
an heizbaren und/oder kühlbaren Walzen bzw. Thermowalzen
von der Herstellungstechnik und Bohrung begrenzt, in der Praxis rund
und weisen auf der ganzen Länge gleiche Durchmesser auf,
sofern nicht entschieden wird, im Strömungskanal separate,
die Strömung verlangsamende Formen zu verwenden, wie zum Beispiel
größere Durchmesser, oder separate, die Strömung
beschleunigende Formen, wie zum Beispiel kleinere Durchmesser oder
Verdrängungsstücke oder Drosselungen. Das Bilden
von separaten, die Strömung verlangsamenden und beschleunigenden
Eigenschaften vor allem in einen in Massivmaterial zu bildenden
Strömungskanal ist schwierig. Außerdem müssen
die gebohrten Strömungskanäle, von der Herstellungstechnik
begrenzt, mindestens deutlich größer als ein bestimmter
Mindestdurchmesser sein. Allgemein kann festgestellt werden, dass
in einer Thermowalze die Größe der gebohrten Strömungskanäle
und deren Positionierung nahe an der Oberschicht des Mantels nicht
frei gewählt werden kann.
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In
der Patentveröffentlichung
FI 106054 B ist ein Strömungskanal
für eine Thermowalze dargestellt, der aus einem dünnblechigen
Rohr gebildet und mit einem pulvermetallurgischen Herstellungsverfahren
in der gebildeten Walze positioniert ist. Das Rohr ist linear mit
variablem Durchmesser oder zum Optimieren einer eine konstante Wärmeströmung
erzeugenden Form gebildet.
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Bekanntlich
verursachen Heizkanäle in einer Thermowalze lokale Unterschiede
in der Wärmeausdehnung. Es ist bekannt, dass eine regelmäßige
Welligkeit des kreisförmigen Profils einer Thermowalze Erregungen
für Barring-Schwingungen verursacht. Walzenschwingungen
wirken sich nachteilig auf die Eigenschaften, den Glanz und die
Gleichmäßigkeit der Dicke des im Prozess behandelten
Papiers aus.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach
der Erfindung wird eine heizbare und/oder kühlbare Walze
für eine Faserbahnmaschine realisiert, die eine zylinderförmige
Innenachse, eine die Innenachse umgebende metallene Außenschicht
und Strömungskanäle für das Wärmeübertragungsmittel,
zum Beispiel Strömungsrillen, umfasst. Die Walze ist durch
Zusammenfügen der Innenachse und der Außenschicht
hergestellt. Die Strömungskanäle der Walze werden
vor dem Zusammenfügen der Innenachse und der Außenschicht
aus Strömungsrillen gebildet, die an der Außenfläche
der Innenachse und/oder an der Innenfläche der Außenschicht
gebildet sind. Die Verteilung der Strömungskanäle
an der Walze in Richtung des Walzenumfangs ist unregelmäßig.
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Die
Strömungskanäle können an der Innenachse
und/oder Außenschicht hergestellte Rillen sein. Die Strömungskanäle
können als Strömungsrillen vor dem Zusammenfügen
der Walze zum Beispiel durch Fräsen, Hobeln, Drehen oder
Gießen hergestellt sein.
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Nach
einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in einer gewünschten Dichte an verschiedenen Stellen der
Walze positioniert. Die Strömungskanäle können in
Verbindung mit dem Übergang von der Innenachse auf die
Außenschicht der Walze auf die benachbarten Strömungskanäle bezogen
in unterschiedlichen Abständen positioniert werden. Nach
einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in zunehmender Art und Weise und/oder abnehmender Art und Weise
in Längsrichtung der Walze positioniert. Das Kühlen
des Wärmeübertragungsmediums kann durch entsprechend
zunehmende Positionierung der Strömungskanäle kompensiert
werden. Nach einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in stufenlos veränderbarer Art und Weise, wie zum Beispiel
zunehmend und/oder abnehmend in Längsrichtung der Walze
positioniert. Nach einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
stufenlos zunehmend und/oder abnehmend in Richtung des Walzenumfangs
positioniert. Nach einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in Form von variabel ansteigenden Spiralen positioniert. Nach einigen
Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in Form von zunehmend ansteigenden Spiralen positioniert. Nach einigen Ausführungsformen
sind die Strömungskanäle in Form von abnehmend
ansteigenden Spiralen positioniert.
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Der
Strömungskanal kann einen Aufnahmepunkt zum Aufnehmen des
Wärmeübertragungsmittels in den Strömungskanal
und einen Abgabepunkt zum Abgeben des Wärmeübertragungsmittels
aus dem Strömungskanal aufweisen. Die Aufnahmepunkte und/oder
Abgabepunkte der verschiedenen Strömungskanäle
können zueinander überlappend sein.
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Die Überlappung
kann in Längsrichtung der Walze und/oder in Richtung des
Walzenumfangs realisiert sein.
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Durch Überlappung
der Aufnahmepunkte und/oder Abgabepunkte kann die Wärme
gleichmäßiger an der Oberfläche der Walze
verteilt werden als durch Positionierung der Aufnahme- und Abgabepunkte
mit den Aufnahme- und Abgabepunkten von nebeneinander befindlichen
Kanälen in einer Linie in Längs- oder Querrichtung
der Walze.
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Nach
einigen Ausführungsformen sind der Anfangspunkt und/oder
der Endpunkt mindestens eines Strömungskanals, verglichen
mit den anderen Strömungskanälen, an einem anderen
Punkt in Längsrichtung der Walze positioniert. Somit ist
es auch möglich, zum Beispiel in Längsrichtung
der Walze eine dichtere Verteilung der Strömungskanäle an
einem Ende der Walze verglichen mit dem ersten Ende der Walze zu
realisieren.
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Nach
einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Strömungskanal
zum Zwecke einer Verzweigung in verschiedene Strömungskanäle
positioniert bzw. unterteilt.
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Mindestens
ein Strömungskanal kann mit einem anderen Strömungskanal
verbunden werden.
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Die
Strömungskanäle können an gewünschten
Stellen im gesamten Wärmeübertragungsbereich der
Walze verzweigt und/oder verbunden werden. Hierbei ist es auch möglich,
eine dichtere und/oder abnehmende Verteilung der Strömungskanäle
lokal an der Walze zu realisieren. Dadurch kann das Wärmeübertragungsmittel
mit einer kleineren Anzahl von Zuführkanälen als
der Anzahl von Strömungskanälen an der Walze aufgenommen
werden. Mindestens ein Teil der Zuführkanäle kann
in der Innenachse positioniert sein. Die Walze kann an den Enden
Achszapfen sowie Zuführkanäle zwischen den Achszapfen
zum Verteilen des Wärmeübertragungsmittels in
die Strömungskanäle umfassen.
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Nach
einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in unregelmäßigen Abständen in Richtung
des Walzenumfangs und in Längsrichtung der Walze positioniert.
Nach einigen Ausführungsformen sind die Strömungskanäle
in Form von ansteigenden Spiralen in der Weise positioniert, dass
die genannten Spiralen unregelmäßig verteilt in
Richtung des Walzenumfangs positioniert sind. Unregelmäßige
Abstände zwischen den Strömungskanälen
für das Wärmeübertragungsmittel bzw.
eine unregelmäßige Verteilung der Strömungskanäle
in Richtung des Walzenumfangs können eine von der Walze
verursachte regelmäßige Schwingungserregung in
der Herstellungsanlage einer Faserbahn reduzieren, die Anwendbarkeit
des Herstellungsprozesses der Faserbahn sowie die Qualität
des Endprodukts verbessern.
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Indem
freier auf die Größe und die Positionierung von
Strömungskanälen in der Nähe der Walzenoberfläche
eingewirkt werden kann, lässt sich mit der Walze besser
eine gleichmäßige Wärmeübertragungswirkung
erzielen.
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Dank
einer gleichmäßigen Wärmeübertragung
kann die gesamte Walzenoberfläche auf die gewünschte
Temperatur aufgeheizt und somit ein von kühleren Oberflächenteilen
verursachtes Sinken der Wärmeleistung vermieden werden.
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Die
Strömungskanäle für das Wärmeübertragungsmittel
der Walze können, bezogen auf die Oberfläche der
Walze, in einem durch herstellungstechnische und betriebliche Anforderungen
bestimmten Mindestabstand positioniert werden, wodurch der vom Walzenmantel
verursachte Wärmeübertragungswiderstand begrenzt
werden kann. In den Strömungskanälen können
von der Größe (Tiefe, Breite) und/oder von der
Form her variierende Strömungsquerschnittsflächen
zum Regeln der aus den Strömungskanälen erhältlichen
Wärmeübertragungswirkung gebildet werden. Die
Strömungskanäle können unter der Walzenoberfläche
in gewünschten Abständen voneinander positioniert
werden, sogar um ein Vielfaches dichter als nach dem Stand der Technik.
In Verbindung mit der Walzenoberfläche lassen sich Strömungskanäle
anordnen, deren Strömungsquerschnittsfläche kleiner
und der Abstand voneinander geringer ist als bei gebohrten Per pherielöchern.
Die Strömungskanäle können angeordnet
werden, um gewünschte Formen zu verwirklichen. Die Strömungskanäle
können auf ihrer gesamten Länge oder auf einem
Teil ihrer Länge zum Beispiel gerade (in Achsrichtung der
Walze), schräg oder zickzackförmig bzw. spiralförmig
(mit konstanter Steigung oder variabler Steigung) sein. Mit dem
Strömungskanalnetz können leicht verschiedene
Rotationsmöglichkeiten realisiert werden: Duopass, Tripass,
Multipass.
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Die
Außenschicht kann die Wärmespannungen der Walze
aufnehmen. Die Innenachse kann mechanische Belastungen aufnehmen.
Die Außenschicht und die Innenachse können miteinander
mit einer Schrumpfverbindung verbunden werden. Zum Verbessern der
Verbindungsfestigkeit der Schrumpfverbindung zwischen der Außenschicht
und der Innenachse kann außerdem Lötmaterial verwendet werden.
Als Lötmaterial kann zum Beispiel Silber dienen. Vor dem
Löten kann das Lötmaterial aus einer Folie oder
Draht bestehen. Vorzugsweise ist das Lötmaterial so behandelt,
dass es zwischen der Außenschicht und der Innenachse eine
Lötverbindung bildet, wenn die Temperatur in einer Konstruktion
mit einer Schrumpfverbindung erhöht wird. Ein Verstärken der
Schrumpf- und Reibverbindung durch die Lötung kann ein
unter Belastung entstehendes Mikrogleiten verhindern oder vermindern.
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Die
verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
werden bzw. sind nur in Verbindung mit einem oder einigen Aspekten
der Erfindung beschrieben. Für den Fachmann der Branche ist
es klar, dass sich jede beliebige Ausführungsform eines
beliebigen Aspekts der Erfindung nach dem gleichen Aspekt der Erfindung
verwirklichen lässt und bei anderen Aspekten wiederum alleine
oder in Kombination mit anderen Ausführungsformen.
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Nachstehend
wird die Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden schematischen
Figuren erklärt, ohne jedoch die Erfindung nur ausschließlich
auf das in den Figuren Dargestellte zu beschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 stellt
einen Querschnitt einer Thermowalze nach einer Ausführungsform
der Erfindung von der Achsseite der Thermowalze gesehen dar.
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2 stellt
eine Perspektivansicht einer Thermowalze nach 1 ohne
Achsenendstücke und die Strömungskanäle
in unregelmäßigen Abständen in Richtung
des Walzenumfangs positioniert dar.
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3 stellt
eine Perspektivansicht einer Thermowalze nach einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung dar, bei der die Strömungskanäle in Form
einer variabel ansteigenden Spirale positioniert sind.
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4 stellt
einen teilweisen Querschnitt des Details B von 3 dar.
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BESCHREIBUNG VON VORTEILHAFTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der nachfolgenden Beschreibung sind gleichartige Teile mit gleichen
Bezugsbezeichnungen gekennzeichnet. Es ist darauf hinzuweisen, dass
die darzustellenden Figuren nicht in ihrer Gesamtheit maßstabsgetreu
sind und dass diese in erster Linie nur dem Zweck einer Veranschaulichung
von Ausführungsformen der Erfindung dienen.
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Die 1 bis 4 stellen
eine heizbare und/oder kühlbare Walze bzw. Thermowalze 1 dar, die
mit einer dünnen, zum Beispiel mit einer stählernen
Außenschicht 4, und mit einer innenseitigen Innenachse 2 ausgerüstet
ist. In Verbindung mit dem Übergang von der Außenschicht
auf die Innenachse sind Strömungsrillen zum Bilden von
Strömungskanälen 5 für ein Wärmeübertragungsmittel
angeordnet.
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Die
Thermowalze 1 umfasst zur Aufnahme der Belastung eine Innenachse 2 und
an den Enden der Innenachse 2 befestigte Achsenendstücke 3.
Im Beispiel von 1 umfasst mindestens eines der
an der Innenachse 2 be festigten Achsenendstücke 3 mindestens
einen Strömungskanal für die Zuführung und/oder
Ableitung des Wärmeübertragungsmittels. Die Thermowalze 1 umfasst
vorzugsweise eine stählerne Außenschicht 4 um
die Innenachse 2 für Übertragung der
Wärme im Betrieb aus dem Wärmeübertragungsmittel
auf die Faserbahn/von der Faserbahn in das Wärmeübertragungsmittel.
Das Wärmeübertragungsmittel ist vorzugweise bei
hohen Temperaturen anwendbares Öl. Das Wärmeübertragungsmittel kann
auch Wasser oder Dampf sein.
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In 2 sind
die Strömungskanäle 5 in unregelmäßigen
Abständen in Richtung des Walzenumfangs an der Oberfläche 2a der
Innenachse 2 positioniert. Unregelmäßige
Abstände zwischen den Strömungskanälen 5 für
das Wärmeübertragungsmittel bzw. eine unregelmäßige
Verteilung der Strömungskanäle in Richtung des
Walzenumfangs können eine von der Walze verursachte regelmäßige
Schwingungserregung in der Herstellungsanlage einer Faserbahn reduzieren
sowie die Anwendbarkeit des Herstellungsprozesses der Faserbahn
und die Qualität des Endprodukts verbessern.
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Der
Strömungskanal 5 für das Wärmeübertragungsmittel
kann aus einer an der Außenfläche 2a der
Innenachse 2 befindlichen Strömungsrille und aus
einer entsprechenden Stelle an der Innenfläche der Außenschicht 4 gebildet
werden bzw. aus einer in der Innenfläche der Außenschicht
befindlichen Strömungsrille und einer entsprechenden Stelle
an der Außenfläche der Innenachse 2 bzw.
aus an den Oberflächen der Innenachse und der Außenschicht befindlichen
Strömungsrillen, welche bündig oder in Richtung
des Thermowalzenumfangs zueinander versetzt dennoch einen Strömungskanal
bilden. In 1 sind die Strömungskanäle 5 vorzugweise
so an der Außenfläche 2a der Innenachse 2 angeordnet, dass
diese vorzugsweise ein zusammenhängendes Strömungskanalnetz
in dem Mantelbereich bilden, an dem die heizbare und/oder kühlbare
Faserbahn beim Betrieb der Thermowalze 1 anliegt. Dieses
Strömungskanalnetz kann von Strömungskanälen
gebildet sein, die von einem bis zum anderen Ende der Innenachse 2 verlaufen.
Die Strömungskanäle 5 müssen
nicht unbedingt in Achsrichtung der Thermowalze 1 verlaufen,
sondern können auch zum Beispiel schräg oder spiralförmig
angeordnet werden, vorzugsweise um ein Barring-Phänomen
zu vermeiden.
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Die
Innenachse 2 der Thermowalze 1 kann aus Belastungen
aufnehmendem, leicht maschinell bearbeitbarem und hinsichtlich seiner
Festigkeit vorteilhaftem Gusseisen hergestellt sein, wie zum Beispiel
Gusseisen mit Kugelgrafit, vorzugsweise GRP500. Die Materialstruktur
von Gusseisen mit Kugelgrafit ist von ihren Eigenschaften her homogen,
so dass an der Thermowalze keine durch Wärme verursachten
nachteiligen Formveränderungen zu erwarten sind.
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Die
Außenschicht 4 der Thermowalze kann leicht aus
maschinell bearbeitbarem und kostengünstigem Stahl, wie
zum Beispiel Konstruktionsstahl, hergestellt werden, der gut Wärme
leitet. Vorzugsweise besteht das Material der Außenschicht 4 aus
härtbarem niedriglegierten Stahl. Damit die Außenschicht 4 in
Bezug auf Verschleißfestigkeit und Härte den gewünschten
Eigenschaften entspricht, wird die Außenschicht 4 vorzugsweise
gehärtet, um eine ausreichende Bodenhärte und
Beständigkeit für einen harten Belag zu erlangen.
Eine Härtung bewirkt an der Außenschicht einen
ausreichend harten Untergrund für einen Hartbelag. Eine
aus Baustahl gehärtete Außenschicht wird vorzugsweise
mit einem metallenen Hartbelag oder mit einem Karbid- bzw. Keramikbelag
beschichtet. Der Belag kann zum Beispiel in einem Spritzbeschichtungsverfahren
oder einem Laserbeschichtungsverfahren hergestellt werden. Falls
an der Außenschicht 4 eine dickere harte Schicht
erforderlich wird, kann die Außenschicht 4 alternativ
aus Martensit hergestellt werden, vorzugsweise aus Edelstahl, womit
eine merkliche Oberflächenhärte ohne eine separate
Belagsschicht erzielt wird.
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Die
Erhältlichkeit von Materialen für die Innenachse 2 und
die Außenschicht 4 der Thermowalze ist gut und
die bei der Herstellung erforderlichen maschinellen Bearbeitungen
sind einfach. Die Anzahl der Wärmebearbeitungen der benötigten
Materialien für die Thermowalze ist gering. Die Innenachse 2 erfordert
keine Wärmebehandlung.
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Die
Strömungskanäle 5 für das Wärmeübertragungsmittel
der Thermowalze 1 können nahe an der Oberfläche
der Thermowalze 1 positioniert werden, wodurch die wärmeisolierende
Wirkung des dazwischen liegenden Materials der Außenschicht 4 auf die
von der Thermowalze 1 aufzunehmenden Wärmeleistung
und Oberflächentemperatur gering ist. Die Konstruktion
der Thermowalze 1 ermöglicht, dass für
die Strömungskanäle 5 zum Beispiel von
der Größe, Position und Form her leicht eine gewünschte und
gegebenenfalls variable Strömungsquerschnittsfläche
gebildet werden kann. Die Form des Strömungskanals kann
zum Beispiel durch Wahl der Form des zu bearbeitenden Stahls in
geeigneter Weise gefertigt werden. Eine variable Strömungsquerschnittsfläche
des Strömungskanals kann durch maschinelles Bearbeiten
der Strömungsrille, die eine veränderbare Tiefe
aufweist, erreicht werden, wodurch Verdrängungsstücke
zum Verändern der Strömungsgeschwindigkeit entfallen.
Die Wärmeübertragungswirkung der Strömungskanäle 5 kann
auf einen gewünschten Wert an einem beliebigen Punkt der Walze
geregelt werden. Die Strömungskanäle 5 können
unter der Oberfläche der Thermowalze zum Beispiel leicht
mit kurzen Abständen zueinander positioniert werden. Nahe
der Oberfläche der Thermowalze lassen sich viele Strömungskanäle 5 anordnen,
deren Strömungsquerschnittsfläche kleiner ist
als die Herstel lungstechnik von gebohrten Löchern wirtschaftlich
ermöglicht. Die Strömungskanäle 5 können an
der Oberfläche der Innenachse 2 zum Beispiel durch
Fräsen oder Drehen gebildet werden. Gegebenenfalls an der
Innenfläche der Außenschicht anzuordnende Strömungskanäle
können entsprechend maschinell bearbeitet werden, zum Beispiel
durch Fräsen. Das Querschnittsprofil der Strömungsrillen 5 ist
vorzugsweise derartig, dass durch Bruch, Ausbrechen oder Rissbildung
des Materials verursachte Formen, wie zum Beispiel enge Innenwinkel
und sehr kleine Radien, vermieden werden.
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An
der Thermowalze gibt es keine separaten so genannten Peripheriebohrungen
für das Wärmeübertragungsmedium an der
Innenachse 2, die den Walzenkörper bildet, oder
zumindest werden keine derartigen, ganz im Inneren der Materialschicht
angebrachten axialen Strömungskanäle, die sich
allgemein von einem zum anderen Ende des Mantels der Thermowalze
sich erstrecken, benötigt. Im Bereich des Mantels besteht
die Thermowalze hauptsächlich aus zwei Teilen, d. h. aus
der Innenachse 2, die rohrförmig oder hauptsächlich
massiv sein kann, und aus einer verhältnismäßig
dünnwandigen Außenschicht 4, die die
Innenachse 2 umschließt. Eine eventuelle Innenfläche
der Innenachse ist in den Figuren mit einer unterbrochenen Linie 6 abgebildet.
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Als
Rohling für die Innenachse 2 der Thermowalze kann
der vorzugweise zylinderförmige und/oder rohrförmige Körper
einer instand zu setzenden Walze und/oder einer Thermowalze mit
Peripheriebohrungen verwendet werden, an deren zu bildenden Außenfläche 2a Strömungsrillen
für das Wärmeübertragungsmittel, die
einen Teil des Querschnittsprofils der Strömungskanäle 5 bilden,
hergestellt werden können.
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Die
Außenschicht 4 der Thermowalze 1 kann auf
die Innenachse 2 der Thermowalze 1 durch Crimpen
d. h. mittels eines Wärmeschrumpfverfahrens befestigt sein,
wobei die Verbindung eine Presspassung zwischen der Außenschicht 4 und
der Innenachse 2 aufweist.
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In
den 3 und 4 ist dargestellt, wie nach
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung die Verteilung
von Strömungskanälen 5 an der Thermowalze 1 in
Richtung des Umfangs der Thermowalze 1 unregelmäßig
angeordnet ist. 4 stellt einen teilweisen Querschnitt
des Details B von 3 dar.
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Die
Strömungskanäle sind in einer gewünschten
Dichte an verschiedenen Stellen der Walze 1 positioniert.
In 3 sind die Strömungskanäle 5 in
einer zunehmenden Art und Weise in Längsrichtung der Walze
positioniert. In 3 befinden sich die Strömungskanäle
am rechten Ende der Walze zumindest durchschnittlich näher
zueinander als am linken Ende der Walze. Das Kühlen des
Wärmeübertragungsmediums kann in der Weise kompensiert
werden, dass die Strömungskanäle 5 dichter
dort posi tioniert sind, wo im Strömungskanal ein Wärmeübertragungsmittel
fließt, das von der Eingangstemperatur abgekühlt
in den Strömungskanal gelangt. Im Beispiel von 3 gelangt
heißes Wärmeübertragungsmittel von links
in die Strömungskanäle 5 und das Wärmeübertragungsmittel
kühlt sich (bei der Abgabe von Wärme) nach rechts
fließend ab. Im Beispiel von 5 sind
die Strömungskanäle 5 stufenlos zunehmend
in Längsrichtung der Walze positioniert, insbesondere in
Form von abnehmend ansteigenden Spiralen.
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Im
Beispiel von 3 sind die Strömungskanäle 5 zusätzlich
in unregelmäßigen Abständen in Richtung
des Walzenumfangs und der Längsrichtung der Walze positioniert.
Im Beispiel von 3 sind die Ausgangspunkte der
Strömungskanäle an der Oberfläche der
Innenachse unregelmäßig in Richtung des Umfangs
der Walze 1 verteilt und zusätzlich nehmen die
Steigungen der Spiralen an den Strömungskanälen
unterschiedlich ab. Deshalb kann bei den unterschiedlichen Querschnitten
der Walze 1 der Abstand der Strömungskanäle
zueinander in gewünschter Weise unregelmäßig
gebildet werden, damit keine regelmäßige Schwingungserregung
in der Herstellungsanlage und im Herstellungsprozess der Faserbahn
erzeugt werden würde. Mit einer Walze 1 nach dem
Beispiel von 3 kann ein Barring reduziert werden.
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Nach
einer Ausführungsform ist die Außenschicht 4 der
Thermowalze 1 verriegelt bzw. nicht rotierbar mit der Innenachse 2 durch
eine Verschraubung befestigt (nicht in den Figuren dargestellt).
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Eine
zu crimpende Thermowalze 1 kann durch die 1 bis 4 sowie
durch eine entsprechende Erläuterung veranschaulicht werden.
Hierbei muss für ein ausreichendes Einbauspiel um die Innenachse 2 gesorgt
werden, damit der Einbau der Außenschicht 4 gelingt.
Ein ausreichendes Spiel kann durch Aufheizen der Außenschicht
auf ca. 500°C bei einem Innendurchmesser der Außenschicht 4 von
ca. 900 mm erreicht werden, wenn die Temperatur der Innenachse ungefähr
die Temperatur des Betriebszustands hat. Mit dem genannten Anheben
der Temperatur entsteht durch die Wärmeausdehnung ein Radialspiel
von ca. 2,2 mm, was als ausreichend gehalten werden kann. Beim Abkühlen schrumpft
die Außenfläche und bildet eine Verbindung durch
Crimpen d. h. eine Schrumpfverbindung/Schrumpfpassung. Eine Crimpverbindung
kann als ausschließliche Befestigungsart zum Befestigen der
Außenschicht 4 und zum Verriegeln derselben als nicht
rotierend im Bezug auf die Innenachse 2 verwendet oder
zusätzlich zur Crimpverbindung können andere Befestigungsarten
verwendet werden. Falls die Crimpverbindung als ausschließliche
Befestigungsart verwendet wird, bleibt eine maschinelle Bearbeitung
der Außenschicht 4 gering, da die Innenfläche
der Außenschicht als ebene Zylinderfläche gebildet
werden kann.
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Nach
einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die
Wanddicke der Außenschicht 4 der Thermowalze 1 etwa
5 bis 60 mm, vorzugsweise 15 bis 30 mm. Nach einer Ausführungsform
der Erfindung liegt die Wandstärke der rohrförmigen
Innenachse 2 der Thermowalze 1 in einer Größenordnung
von 150 mm.
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Mit
der Thermowalze 1 kann eine Oberflächentemperatur
von 250°C erreicht und sogar überschritten werden.
Die Thermowalze 1 kann durch Modernisierung alter Thermowalzen,
insbesondere von deren Körpern, realisiert werden. Auch
kann eine Walzenwartung durch Ersetzen der verschlissenen Außenschicht
durch eine neue Außenschicht 4 durchgeführt
werden, wobei die Innenachse 2 der Thermowalze 1 als
solche erneut verwendet werden kann oder an der Oberfläche 2a der
Innenachse 2 können vom Profil her verschiedene
Strömungsrillen 5 für das Wärmeübertragungsmittel
gebildet werden.
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Die
Erfindung ist vorstehend als Beispiel unter Bezug auf die Figur
in der beigefügten Zeichnung erläutert. Die Erfindung
umfasst alle in diesem Dokument dargestellten verschiedenartigen
Ausführungsformen, Aspekte und deren Kombinationen in der Weise,
dass nur die beigefügten Schutzansprüche die Erfindung
beschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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