DE2251763A1

DE2251763A1 - Walze mit durchbiegungsausgleich

Info

Publication number: DE2251763A1
Application number: DE2251763A
Authority: DE
Inventors: Jochen Tewes
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: KraussMaffei Extrusion GmbH
Priority date: 1972-10-21
Filing date: 1972-10-21
Publication date: 1974-05-02
Also published as: BE805675A; JPS4974748A; DE2251763B2; IT994464B; GB1422814A; FR2203701B3; DE2251763C3; FR2203701A1; US3852860A

Description

Walze mit Durchbiegungsausgleich

Die Erfindung betrifft eine Walze zum Auswalzen von plastischen Werkstoffen zu Folienbahnen in einem Kalander oder Walzwerk, bei der die Durchbiegung, hervorgerufen durch das zu verarbeitende Material im Walzenspalt ausgeglichen wird.

Ein Ausgleich der Walzendurchbiegung ist insbesondere bei der Kunststoff-Folienherstellung von großer Bedeutung.

Das bekannte Balligschleifen hat den Nachteil, daß die einmal vorgesehene Wölbung des Walzenballens nur für einen ganz bestimmten Belastungsfall eine in der ganzen Bahnbreite gleich dicke Folie herzustellen ermöglichte. Es ist daher ohne weitere Hilfsmittel nicht möglich, mit einer bestimmten Bombage verschiedenartige Folien mit brauchbaren Toleranzen auf einem derartigen Kalander herzustellen.

Eine veränderliche Schränkung (Überkreuzstellung) der ausformenden Walzen beseitigt diese Schwierigkeiten zwar zum Teil; zwecks Durchführung dieser bekannten Maßnahme ist ein großer technischer Aufwand erforderlich, der den Kalander erheblich verteuert.

Bekannt ist weiterhin die Möglichkeit der Walzendurch-

409818/1010

biegung zwecks Kompensierung von ungleichen Foliendikken. Die Walzendurchbiegung besteht im Gegenbiegen der Walze (auch"Roll-Bending" genannt). Hierbei werden eine oder paarweise auch zwei Walzen durch mittels Hydraulikzylinder erzeugte Spannkräfte, die an Hilfslagern, die außerhalb der eigentlichen Walzenlager auf den Walzen angebracht sind, angreifen, in Richtung Walzenspalt soviel verspannt, wie die Durchbiegung durch betriebsmäßig auftretende Spaltkräfte ausmacht. Das Gegenbiegen einer Walze hat allerdings den Nachteil, daß die Walzenhauptlager neben den durch Kalandrieren bedingten Spaltkräften auch die Gegenbiegekräfte aufnehmen müssen, was zu einer erheblichen Lagermehrbelastung und somit zu wesentlich schnellerem Lagerverschleiß führt.

Bei zusammenwirkenden Kalanderwalzen tritt allgemein die Erscheinung auf, daß sich die Walzen beim Durchlaufen des Materials durchbiegen, so daß der Spalt zwischen den Walzen in der Mitte etwas größer ist als an den beiden Enden. Ist der Formänderungswiderstand des Materials groß und der Walzendurchmesser im Verhältnis zur Walzenlänge klein, dann ist die Durchbiegung groß oder umgekehrt. Eine Durchbiegung ist in jedem Fall vorhanden, die bei allen Arbeitsprozessen äußerst nachteilig ist.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin zu sehen ist, eine Walze gemäß dem eingangs genannten Gattungsbegriff zu schaffen, mit der eine praktisch gleichmäßige Folie hergestellt werden kann, ohne daß ein großer technischer Aufwand erforderlich wäre.

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht insbesondere darin, eine Kalanderwalze zu schaffen, deren Mantel im Bereich

409818/1010

der Streckenlast im Spalt eines Kalanders von Ballenkante zu Ballenkante der Walze bei jeder beliebigen Streckenlast eine Gerade aufzeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zwischen Walzenkern und Walzenmantel in gleichmäßigen Abständen um den Walzenkern herum Federelemente vorgesehen werden, die eine lineare Abstützung des Walzenmantels auf den Walzenkern zulassen und deren Federkonstante in dem Maß wie die Durchbiegung des Walzenkernes von beiden Ballenkanten zur Walzenmitte hin zunimmt.

In einem Ausführungsbeispiel .der Erfindung wird die Federkonstante der in gleichmäßigen Abständen zwischen Walzenkern und Walzenmantel angeordneten elastischen Metallrohre durch Verringerung des Innendurchmessers von beiden Ballenkanten zur Walzenmitte hin, bei gleichbleibendem Außendurchmesser so bemessen, daß die Durchbiegung des Walzenkernes, hervorgerufen durch die Streckenlast im Walzenspalt)dadurch ausgeglichen wird.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird eine vorteilhafte Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sichergestellt, weil gewährleistet wird, daß bei der Durchbiegung des Walzenkernes aufgrund des Materialdruckes im Walzenspalt die federnden Elemente, zwischen Walzenmantel und Walzenkern, . an den Ballenkanten mehr nachgeben als in der Walzenmitte, wodurch die Durchbiegung des Walzenkernes, die an den Ballenkanten geringer ist als in der Mitte, ausgeglichen ist.

Die Folie wird keine oder nur äußerst geringe Dickenabweichungen aufweisen, wenn die Gegenwalze ebenfalls keine wesentliche Durchbiegung aufweist. Dies kann vorausgesetzt werden, da die Gegenwalze.eines Kalanders von 2 Sei-

409818/1010

ten mit einer Streckenlast belastet wird.

Der Erfinder hat also einwandfrei erkannt, daß die Federkonstante der Federelemente zwischen Walzenkern und Mantel, in einem bestimmten Verhältnis zur Durchbiegung des Walzenkernes gesetzt werden muß. Je größer die Durchbiegung des Walzenkernes zur Walzenmitte hin ist, um so größer muß auch die Federkonstante der Federelemente zwischen Kern und Mantel zur Walzenmitte hin bemessen werden.

Unter Federkonstante (Maß für Steifigkeit der Feder) wird die Größe verstanden, die gleich der auf die Feder einwirkenden Kraft, geteilt durch den Federweg ist, also

F
C = ·=·/ C bedeutet Federkonstante, F = auf die Feder

hü)

einwirkende Kraft und S = Weg, um den sich die Feder zusammendrückt.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird praktisch sichergestellt, daß bei jeder beliebigen Durchbiegung des Walzenkernes der Walzenmantel im Bereich einer Strekkenlast im Walzenspalt eine Gerade bildet, da bei diesen relativ geringen Durchbiegungen ein proportionales Verhältnis zwischen Durchbiegung des Walzenkernes und der Federkonstante besteht.

Besonders muß noch hervorgehoben werden, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine lineare Abstützung des Walzenmantels auf den Kern erfolgt, was wesentlich zur Bildung der Geraden des Walzenmantels von Ballenkante zu Ballenkante im Bereich der Streckenlast, also im Spalt des Kalanders beiträgt.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird in den

409818/1010

Zeichnungen näher veranschaulicht: Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Walze gemäß eines Ausführungsbeispieles

Fig. 2 eine Teildraufsicht gemäß Figur 1, jedoch ohne aufgezogenen Walzenmantel

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III - III in Figur 1

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Durchbiegung des Walzenkernes und des Walzenmantels gemäß einer Walze nach Figur 1

Fig. 5 ebenfalls eine schematische Darstellung

der Durchbiegung einer Walze nach Figur 1, jedoch unter einer größeren Streckenbelastung.

Bei einer Walze gemäß Figr 1 ist der Walzenkern 2 und der Walzenmantel 1 getrennt. Der Walzenmantel 1 wird auf der ganzen Länge von Rohrstücken 3i 3a und 3^D und Rundstahlstücke 4 unterstützt. Die Rohrstücke Jb mit geringer Wandstärke sind an den Seiten angeordnet, die Rohrstücke 3a mit dickerer Wandstärke zur Mitte hin. Genau in der Mitte liegen massive Rundstahlstücke 4 mit gleichem Außendurchmesser wie die Rohrstücke 3· Rundstahlstücke 4 und Rohrstücke 3 werden aneinander gelegt, oder gelötet, in der Weise, daß zu den Seiten hin Rohrstücke J>b mit immer dünneren Wandstärken folgen. An den Enden sind die so entstehenden Rohre 3 durch Halbkugelkappen 5a abgeschlossen.

A09818/1010

In Figur 3 wird gezeigt, wie die Rohrstücke 3 in gleichmäßigen Abständen über den gesamten Umfang in flachen Nuten 3c auf dem Walzenkern 2 aufliegen.

Die Bezugszeichen 9 bis 15 kennzeichnen den Umlauf des Temperiermediums, welches in Pfeilrichtung umläuft.

Die Abdichtung der Walze gegen Austreten des Heizmediums wird durch Abdichtungen 5» Metallbälge 6 und Anschläge 7 erreicht, welche eine Axialbewegung zwischen Walzenkern und Walzenmantel 1 zulassen und eine Radialbewegung zwischen Walzenkern 2 und Walzenmantel 1 nur wenig hemmen. Die Mitnahme des Walzenmantels 1 erfolgt über Paßfedern 8, die ebenfalls eine Axialbewegung zwischen Walzenkern 2 und Walzenmantel 1 zulassen.

In Figur 4 wird gezeigt, wie die Rohrstücke 3 bei Belastung zusammengedrückt (Ovalverformung) werden« wodurch sie als Federn wirken. Je dünner die Wandstärke der Rohrstücke 3 ist, desto kleiner ist auch die Federkonstante. Die Federwirkung der einzelnen Rohrstücke ist durch Schraubenfedern schematisch in Figur k und 5 dargestellt, wobei an den Seiten schwache Federn 3b und zur Mitte hin immer stärkere Federn 3a dargestellt sind. Das Rundstahlstück k wird als nicht federnder Block k veranschaulicht.

An den Punkten der maximalen Durchbiegung in der Walzenmitte wird die Bezugslinie 19 angelegt, von der aus die jeweiligen Durchbiegungsdifferenzen gemessen werden.

Bei Belastung der Walze mit einer Streckenlast 17a ergibt sich eine Durchbiegung des Walzenkernes 2 gemäß

409818/1010

der Biegelinie l6. Die Federkonstanten der einzelnen Rohrstücke 3 sind so gewählt, daß sie gerade soweit zusammengedrückt werden, daß der Walzenmantel 1 im Bereich der Streckenlast an jeder Stelle nicht höher oder tiefer als in der Mitte liegt. Das bedeutet, daß an der Stelle wo die Durchbiegungsdifferenz 21 ist, der Federweg 22 gleich der Durchbiegungsdifferenz 21 des Kernes 2 sein muß.

An der Stelle wo die Durchbiegungsdifferenz 23 des Kernes ist, muß der Federweg 2k gleich der Durchbiegungsdifferenz des Kernes 2 sein.

In Figur 5 wird gezeigt, daß sowohl unter der Streckenlast 17b die Durchbiegungsdifferenzen 26 und 28 wie auch die Federwege 25 und 27 proportional größer als bei der Streckenlast 17a in Figur 4 sind. Das bedeutet, daß auch hier der Federweg 25 gleich der Durchbiegungsdifferenz des Kernes 2 und der Federweg 27 gleich der Durchbiegungsdifferenz 28 des Kernes 2 ist.

Durch die Figuren k und 5 wird somit in schematischer Weise veranschaulicht, daß der Walzenmantel 1 im Bereich der Streckenlast keine Durchbiegung erfährt, unabhängig von der Größe der Streckenlast 17a und 17b und von der Durchbiegung des Walzenkernes 2. Insbesondere ist jedoch aus diesen Figuren zu entnehmen, daß die Federkonstante der Federelemente zwischen Walzenkern und Walzenmantel in einem ganz bestimmten Verhältnis zur Durchbiegung des Kernes gehalten werden muß.

- PATENTANSPRÜCHE -

409818/1010

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Anspruch 1

Walze zum Auswalzen von plastischen Werkstoffen zu Folienbahnen in einem Kalander oder Walzwerk, wobei die Durchbiegung, hervorgerufen durch das zu verarbeitende
Material im Walzenspalt, ausgeglichen
wird,

dadurch

gekennzeichnet ,

daß zwischen dem Walzenkern (2) und dem
Walzenmantel (l) in gleichmäßigen Abständen um den Walzenkern (2) herum Federelemente (3) vorgesehen werden, die eine
lineare Abstützung des Walzenmantels (l)
auf den Walzenkern (2) zulassen und deren Federkonstante in dem Maße wie die Durchbiegung des Walzenkernes (2) von den Ballenkanten zur Walzenmitte hin zunimmt.

Anspruch 2

Kalander- oder Walzwerkswalze nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

daß die Federkonstante der in gleichmäßigen Abständen zwischen Walzenkern (2)

4098 18/1010

und Walzenmantel (l) angeordneten elastischen Metallrohre (3) durch Verringerung des Innendurchmessers von beiden Ballenkanten zur Walzenmitte hin, bei gleichbleibendem Außendurchmesser so bemessen wird, daß die Durchbiegung des Walzenkernes (2), hervorgerufen durch die Streckenlast (17) im Walzenspalt, dadurch ausgeglichen wird.

409818/1010

Leerseite