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Die Erfindung bezieht sich auf eine Doppelrohrwalze zum Erwärmen oder Kühlen flächiger Materialien. Sie kann insbesondere angewendet werden bei der Herstellung von Papier und Folien.
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Neben der Aufgabe des Kühlens oder Erwärmens des flächigen Materials dienen die Doppelrohrwalzen auch der Bandführung bei der Herstellung der Folien, Papiere oder ähnlicher dünner flächiger Materialien. Dabei kommt es darauf an, dass die Doppelrohrwalzen neben einer eng tolerierten Temparaturführung des Materials auch einen mechanisch weitgehend exakten Gleichlauf über die gesamte Walzenlänge ermöglichen, um z. B. Falten, Risse und Dickenschwankungen bei der Folienherstellung zu verhindern. Daher sollen die Doppelrohrwalzen im Betrieb auch möglichst keine Verformungen ihrer wünschenswert idealen Zylinderform erfahren und nicht „durchhängen“.
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Dem Stand der Technik entsprechend werden die Außen- und Innenteile von Doppelrohrwalzen aus dem gleichen Rohrmaterial, gewöhnlich Stahl, hergestellt. Das Innenrohr erhält je nach Zuführungsort des Kühl- oder Heizmediums bestimmte strömungstechnischen Vorrichtungen, die das Ziel haben, die Oberflächentemperatur des Außenrohres möglichst exakt im Toleranzbereich von +/- 1℃ zu temperieren.
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Die Lösung der Druckschrift
DE 4 205 167 A1 betrifft eine Walze mit einer antreibbaren Achse und einem auf der Achse drehfest abgestützten, von einem Wärmetauschermedium durchströmten Doppelmantel, wobei ein Biegelinienkompensator vorgesehen ist. Um bei Belastung der Walze die Durchbiegung des Doppelmantels zu minimieren, wird der Doppelmantel über zwei mit Abstand von seinen Enden angeordnete Kugelgelenklager an der Achse abgestützt.
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Eine weitere Lösung des Standes der Technik zeigt die Druckschrift
DE 20 2004 019 602 U1 , die einen Kalander für die Herstellung und/oder Bearbeitung dünner Folien betrifft. Zur Herstellung von Kunststofffolien ist es bekannt, extrudiertes, fließfähiges Kunststoffmaterial mittels einer Breitschlitzdüse einem von den Arbeitsumfängen zweier Walzen gebildeten Arbeitsspalt zuzuführen. Hierbei ist zumindest einer der Walzenmäntel der beiden Walzen gekühlt, so dass das pastöse Kunststoffmaterial beim Durchlauf durch den Walzenspalt zu einer Folie geformt und durch ausreichende Wärmeabgabe verfestigt wird.
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Der Walzenspalt bestimmt dabei die Dicke der heraustretenden Folie. Um die Produktionsraten zu erhöhen, geht bei derartigen Folienkalandern der Trend zu größeren Walzenlängen, um so breitere Folienbahnen herstellen zu können. Darüber hinaus werden Folienmaterialien mit zunehmend höheren Härten entwickelt. Resultat dieses Trends ist es, dass die den Walzenspalt begrenzenden Walzenmäntel während des Herstellungs- bzw. Bearbeitungsvorganges der Folie zunehmend zu Verformungen neigen. Hierbei kommt es einerseits zu einer Biegebeanspruchung der beiden Walzen dahingehend, dass sich die Walzen in ihrem Mittenbereich auseinander biegen, so dass eine kalandrierte Folie nach Durchlauf des Walzenspalts in der Mitte eine größere Dicke als am Rand aufweist.
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Die Anordnung einer Druckkammer, in die ein Druckmedium einleitbar ist, das mit zumindest einer Kraftkomponente in der durch die beiden Walzenlängsachsen aufgespannten Wirkebene zum Walzenspalt hin von innen auf den Walzenkörper wirkt, soll der Durchbiegung des Walzenkörpers entgegenwirken.
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Aus der Druckschrift
DE 20 2004 010 222 U1 ist ein Kalander für die Herstellung oder Bearbeitung dünner Folien bekannt, bei dem die den Walzenspalt begrenzenden Walzen jeweils eine drehbar gelagerte Achse aufweisen. Auf dieser Achse ist ein drehfest abgestützter, von einem Wärmetauschmedium durchströmbarer Doppelmantel vorgesehen. Er umfasst einen Innenmantel, eine außenseitig darauf angebrachte innere Stützstruktur und einen auf dieser angebrachten Außenmantel, dessen Außenumfang den Arbeitsumfang der jeweiligen Walze bildet.
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Nachteilig bei den Lösungen des Standes der Technik sind ein hoher Konstruktions- und Herstellungsaufwand sowie durch die Anordnung von Abstützungen und Druckkammern auch ein hoher Materialaufwand.
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Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine gegen Durchbiegung möglichst resistente Doppelrohrwalze zu entwickeln, die einfach aufgebaut und mit wenig Aufwand herstellbar ist und die eine weitgehend exakte Zylinderform während des Gebrauchs beibehält.
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Diese Aufgabe wird durch eine Doppelrohrwalze mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 7 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Doppelrohrwalze.
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Eine erfindungsgemäße Doppelrohrwalze besitzt ein stählernes Rohr als Außenmantel und ein Innenrohr aus einem gegenüber dem stählernen Außenmantel deutlich leichterem Material. Dies kann zum Beispiel Aluminium oder glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) sein. Auf diese Weise verringert sich das Gewicht der Doppelrohrwalze erheblich, was auch bei langen Doppelrohrwalzen zu einer deutlich verbesserten Formstabilität führt. Konstruktions- und Materialaufwand einer solchen auch als Hybridwalze bezeichenbaren Doppelrohrwalze sind deutlich geringer als bei vollständig stählernen Doppelrohrwalzen durch den Wegfall aufwändiger Abstützungsmaßnahmen und Druckanlagen. Zusätzlich verbessert sich durch den leichteren Bau der Doppelrohrwalze die Laufruhe im Anlagenbetrieb und die Beanspruchungen an die Walzenlager sind lebensdauerverlängernd geringer.
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Eine sichere Kühl- oder Heizmedienführung kann durch das Anordnen eines Hohlkammerprofils auf der Außenseite des Innenrohrs erreicht werden. Das Hohlkammerprofil kann z. B. eine aufgeklebte degressive Spiralwicklung sein. Zur Befestigung können an den Enden des GFK-Innenrohres Stahlringe angeordnet werden, die über den Walzenlagerstumpf der Doppelrohrwalze geschoben werden. Zur hydraulische Abdichtung des Strömungsweges des Kühl- oder Heizmediums sind zwei radiale Rundringe vorhanden.
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Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Doppelrohrwalze.
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Die erfindungsgemäße Doppelrohrwalze besteht aus einem stählernen Außenrohr 1 sowie einem Innenrohr 2 aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), deren Anordnung einer gemeinsamen Längsachse 5 folgt.
Auf der Außenseite des Innenrohrs 2 ist zur Führung des Kühl- oder Heizmediums ein Hohlkammerprofil 3 angeordnet. Als Hohlkammerprofil 3 dient ein auf die Außenseite des Innenrohrs 2 aufgeklebter Silikonschlauch. Der Silikonschlauch ist in Form einer degressiven Spiralwicklung angeordnet und bildet die Begrenzung des Raumes, in dem zwischen Innenwand des Außenrohrs 1 und Außenwand des Innenrohrs 2 das Kühl- oder Heizmedium fließt.
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An beiden Enden des Innenrohres 2 aus GFK sind Stahlringe 4 einlaminiert, mit denen das Innenrohr 2 auf den Walzenlagerstümpfen 6 befestigt ist. Mindestens einer der Stahlringe 4 ist mit Hohlräumen versehen, die einen Zu- oder Abfluß des Kühl- oder Heizmediums in den bzw. aus dem Raum zwischen Innenwand des Außenrohrs 1 und Außenwand des Innenrohrs 2 ermöglichen. Alternativ können anstelle eines hohlraumaufweisenden Stahlringes 4 auch zwei beabstandete Stahlringe 4 den Zu- und Abfluss des Kühl- oder Heizmediums ermöglichen.
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Zur hydraulischen Abdichtung des Strömungsweges des Kühl- oder Heizmediums sind an den Stahlringen 4 radiale Rundringe 7 vorhanden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäß gestalteten Doppelrohrwalze aus einem stählernen Außenrohr 1 und einem aus GFK gefertigten Innenrohr 2 besteht in der enormen Gewichtsersparnis der Doppelrohrwalze, mit der eine deutlich verbesserten Formstabilität durch Vermeidung von Durchbiegungen erreicht wird.
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Auch der Konstruktions- und Materialaufwand einer erfindungsgemäßen Doppelrohrwalze sind gegenüber Walzen des Standes der Technik durch den Wegfall aufwändiger Abstützungsmaßnahmen und Druckanlagen deutlich geringer. Durch den leichteren Bau der erfindungsgemäßen Doppelrohrwalze verbessert sich die Laufruhe der Doppelrohrwalze im Anlagenbetrieb als zusätzlicher Vorteil. Gleichzeitig sind die Beanspruchungen an die Walzenlager durch die verringerte Masse der Doppelrohrwalze und die dadurch verminderten Unwuchteffekte lebensdauerverlängernd geringer. Dies ist ebenfalls ein wichtiger Vorteil der Erfindung.
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Durch den leichteren Bau der erfindungsgemäßen Doppelrohrwalze tritt auch ein erheblicher energetischer Vorteil auf. Die geringere Masse der neuen Doppelrohrwalzen ermöglicht bei gleichzeitiger Energieeinsparung einen schnelleren Anlauf der Doppelrohrwalzen in den Bereich hoher Drehzahlen, der in den Anlagen, in denen die Doppelrohrwalzen Anwendung finden, unbedingt gefordert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenrohr
- 2
- Innenrohr
- 3
- Hohlkammerprofil
- 4
- Stahlring
- 5
- Längsachse
- 6
- Walzenlagerstumpf
- 7
- Rundring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4205167 A1 [0004]
- DE 202004019602 U1 [0005]
- DE 202004010222 U1 [0008]
