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Walze für Gummi- und Kunststoffkalander Gegenstand der Erfindung
ist eine Walze für Kalander und Walzwerke der Gummi- und Kunststoffindustrie, welche
zum Zwecke der Heizung bzw. Kühlung mit einer Vielzahl von achsparallelen dicht
unter der Walzenoberfläche liegenden peripheren Bohrungen versehen ist, welche vom
fleiz- Kühlmedium mäanderförmig durchflossen werden.
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Die bekannten peripher gebohrten Walzen werden in der Gummi- und Kunststoffverarbeitung
in immer - größerem Umfange angewandt, weil diese Walzen gegenüber den #ursprünglich
verwendeten dickwandigen zentralgebohrten bzw.
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ausgekammerten Walzen erhebliche Vorteile aufweisen.
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Die Vorteile dieser bekannten Walzen sind z.-B.: - Schnelleres Äufheizen#bzw.
Abkühlen der Walze bei Betriebsbeginn bzw. umstellung; - schnelleres Ansprechen
auf Temperaturregelimpulse; - geringere Materialspannungsunterschiede innerhalb
des Walzengefüges; - besserer thermischer Wirkungsgrad der Heiz- Kühlanlage.
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Bei den bisher gebräuchlichen Walzen sind die Peripherbohrungen an
den Walzenballenenden wechselweise auf der linken bzw. rechten Seite durch kurze
Schrägbohrungen so miteinander verbunden, daß sie vom Medium mäanderförmig durchflossen
werden.
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Diese Schrägbohrungen bewirken außerdem im Bereich der Ballenkaten,
welche erhöhter Wärmeabstrahlung bzw.
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-ableitung ausgesetzt sind, eine zusätzliche Wärmezufuhr, womit eine
gute Temperaturverteilung, über die Ballenlänge gemessen, erreicht wird.
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Eine bestimmte Anzahl dieser mäanderförmig verbundenen Peripherbohrungen
werden jeweils zu einer Gruppe zusammengefaßt und mit der gemeinsamen Zu- bzw. Abflußleitung
verbunden.
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Wenn man zu viele dieser in Reihe geschalteter Kanäle zu einer Gruppe
zusammenfaßt, dann sind auf dem Walzenumfang zwischen Ein- und Auslaßstelle deutliche
Temperaturuntersohiede festzustellen, die sich nachteilig auf das zu walzende bzw.
zu kalandrierende Produkt auswir ken.
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Man beschrankt sich deshalb auf das Hintereinanderschalten von 3 bis
höchstens 5 Einzelkanälen, wobei sich selbst in diesem#alle zwischen Ein- und Auslaßpunnt
noch Temperaturunterschiede bemerkbar machten.
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Diese Aufteilung der Peripherbohrungen in eine größere Anzahl von
Gruppen brachte aul3erdem den Nachteil mit sich, daß sich die Durchflußgeæchwindigkeit
und damit die Turbulenz des Mediums in den Kanälen entsprechend verminderte, was
sich nachteilig auf den Wärmeaustauscheffekt auswirkte.
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Die geringe Durchflußgeschwindigkeit hatte außerdem zur Folge, daß
sich etwaige in den Heiz-Kühlmedien enthaltene bzw. von diesen mitgeschleppte Fremdstoffe
in den Peripherbohrungen leicht absetzen und diese u.U. auch zum Verschluß bringen
konnten.
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Abbildung 1 zeigt beispielsweise in schematischer Darstellung eine
bislang gebräuchliche Anordnung von Peripherbohrungen,
welche aus
7 Gruppen von je 3 Bbhrungen besteht, die an eine gemeinsame Zu- bzw. Ableitung
angeschlossen sind.
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Die Erfindung vermeidet die zuvor geschilderten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei peripher gebohrten Walzen
die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung auf der Walzenoberfläche zu verbessern
und den Wärmeaustauscheffekt zwischen Medium und Walze zu erhöhen.
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Außerdem soll die Art, die einzelnen Peripherkanäle miteinander zu
verbinden, vereinfacht und damit verbilligt werden.
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Die Erfindung hat folgende Lösung zum Gegenstand: Unterhalb der Walzenoberfläche
werden mindestens zwei mäanderförmige Heiz-Euhlsysteme zueinander versetzt angeordnet
und derart an die gemeinsame Zu- bzw. Ableitung angeschlossen, daß die einzelnen
benachbarten Bohrungen der Systeme vom Medium im Gegenstrom durchfiöSsen werden.
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Zwischen diesen beiden Bohrungen ist die Temperaturdifferenz relativ
hoch, an der Oberfläche der Walze hingegen macht sich hier jedoch nur der Mittelwert
der Temperatur in den beiden Bohrungen bemerkbar. Da nun bei sämtlichen benachbarten
Bohrungen Temperaturdif£erenzen auftreten, welche mit zunehmendem Abstand von der
Ein- und Auslaßbohrung immer geringer werden, welche jedoch für Je zwei Bohrungen
gleiche Temperaturdifferenz von einem überall
gleichen Temperaturmittelwert
aufweisen und welche schließlich in den Bohrungen in der Mitte zwischen Einlaß und
Auslaß Null werden, ist eine gleichmäßige Temperatur auf der gesamten Walzenoberfläche
gewährleistet.
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Dabei ist unter dem Begriff "Gegenstrom" nicht lediglich ein Gegenstrom
in zwei benachbarten Bohrungen der Walze verstanden, sondern auch ein Gegenstrom
in den ineinandergeschachtelten Systemen derart, daß jeweils eine vom eintretenden
Medium des einen Systems durchflossene Bohrung der vom austretenden Medium eines
anderen Systems durchflossenen Bohrung benachbart ist und umgekehrt.
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Baulich läßt sich die Verbindung der einzelnen zu einem System zu
verbindenden Bohrungen vorteilhaft dadurch erreichen, daß die sich kreuzenden schrägen
Verbindungsbohrungen in zwei verschiedenen Winkelebenen liegen. Eine andere einfachere
Möglichkeit besteht darin, daß die Verbindungleitungen zwischen zwei Peripherbohrungen
in die Verschlußringe verlegt sind.
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Hierbei ist es aus Gründen der leichteren Reinigung und leichteren
Instandhaltung besonders zweckmäßig, wenn die Verschlußringe zwei- oder mehrteilig
ausgeführt sind.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist anhand einer Gegenüberstellung
eines bekannten Heiz- und Kühlsystems gegenüber dem erfindungsgemäßen System und
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
die schematische Darstellung der Abwicklung von 7 Gruppen mit je 3 manaerörmigen
Peripherbohrungen in bekannter Bauweise; Fig. 2 die schematische Darstellung der
Abwicklung von 4 Gruppen mit je 5 mäanderförmigen Peripherbohrungen gemäß der Erfindung;
Fig. 3 den Längsschnitt durch eine Walze gemäß der Erfindung; Fig. 4 den Querschnitt
durch eine Walze gemäß Bild 3.
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Die sonst übliche Querschnittschraffur wurde fortgelassen, um die
Deutlichkeit der Zeichnung nicht zu beeinträchtigen; Fig. 5 den Schnitt durch eine
Walzenballenkante mit dem rechtsseitigen Versc hlußring; Fig. 6 einen geteilten
Verschlußring im Ausschnitt mit Ansicht auf die Verbindungskanäle.
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In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Heiz- und Kühlsystem schematisch
dargestellt. Daraus ist zu erkennen, daß z.B. bei einer solchen Anordnung im Falle
der Walzenbeheizung am Einlauf und Auslauf immer ein heiser Kanal mit einem ~kalten"
gegenläufig benachbart ist, während in der Mitte ziwdchen den sich begegnenden Kanälen
kein Temperaturunterschied besteht.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß an jeder Stelle des Beheizungßsystemß
zvwischen den sich begegnenden Kanälen das Temperaturmittel stets gleich ist, was
natürlich auch
zu einer Verbesserung der Temperaturgleichheit auf
der Wal zenoberfläche führt.
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Wenn außerdem mehr Kanäle als bisher in einer Gruppe zusammengefaßt
werden können und damit die Anzahl der parallel geschalteten Kanalgruppen vermindert
wird, dann hat dieses zur Folge, daß auch die Geschwindigkeit bzw. die Turbulenz
des Heiz-Kühlmediums in den Kanälen erhöht wird.
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Dieses führt zu einer Verbesserung des Wärmeaustausches und verhindert
außerdem das Absetzen von Fremdstoffen in den Kanälen.
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Da sich die beiden gegenläufigen Kanalgruppen an den Walzenballenenden
kreuzen, wurden die beiden Schrägbohrungen zwischen jeweils zwei Kanälen in je zwei
verschiedene Winkelebenen verlegt, um ein Anschneiden der verschiedenen ßchrägbohrungen
an dieser Stelle gu vermeiden.
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Das ist in Fig. 3 und 4 gezeigt. Die inFig. 3 dargestellte Walze 1
ist mit mindestens zwei Gruppen von peripheren Bohrungen 2' bzw. 2" versehen, welche
unter~ einander durch Schrägbohrungen 3' bzw. 3" mäanderförmig verbunden sind und
gemäß Fig. 2 im Gegenlauf vom Heiz-Kühlmedium durchströmt werden.
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Die Zu- und Ableitung des Mediums erfolgt auf der linken Seite der
Walze durch einen der bekannten Anschlußknöpfe, welcher nicht dargestellt ist, ueber
das zentrale Zuleitungsrohr 4 gelangt das Medium in den mittleren Verteilerraum
5 und von dort über die radialen Schrägbohrungen 6' bzw. 6" zu den Peripherbohrungsgruppen.
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Nach Passieren der gegenläufigen Peripherbohrungen wird das Medium
durch die ebenfalls radialen Schrägbohrungen 7' bzw. 7" in die Zintralbohrung 8
der Wa'bt 1 zurück geführt.
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Von dort aus wird es über den oben erwähnten Anschlußknopf aus der
Walze in Pfeilrichtung nach links heraus geleitet.
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An den Walzenballenseiten werden die Peripherbohrungen durch die mit
Dichtungsringen 9 versehenen Verschlußringe 10 abgedichtet.
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Die Befestigungsschrauben der Verschlußringe 10 wurden in Fig. 3 fortgelassen,
um die Deutlichkeit der Zeichnung nicht zu beeinträchtigen.
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Da das Einbringen der Schrägbohrungen in den Walzenkörper einiges
an Zeit und damit auch an Kosten erfordert und die Schrägbohrungen auch die mechanische
Beanspruchbarkeit der Walze beeinträchtigen, werden in weiterer Vervollständigung
der Erfindung die Verbindungsleitungen zwischen jeweils zwei Peripherbohrungen in
die Verschlu~ ringe verlegt, welche an beiden Seiten der Walze zur Abdichtung der
Peripherbohrungen nach außen hin in jedem Falle erforderlich sind.
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Damit werden die schrägen Verbingungsbohrungen in den Walzenballenseiten
überflüssig.
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Trotzdem bleibt der erwunschte zusätzliche heizeffekt an den Kanten
der Walzenballen erhalten.
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Zweckmäßigerweise wurden die Verschlflßringe in radialer Richtung
mindestens zweifach oder auch mehrfach geteilt.
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Auf diese Weise ist z.B. eine partielle Instandsetzung der Dichtung
oder gegebenenfalls auch ein teilweises Reinigen der Heiz-Kühlkanäle ohne Ausbau
der Walze aus dem Kalander bzw. dem Walzwerk möglich.
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Das ist in Fig. 5 und 6 gezeigt wo ein Verschlußring 11 dargestellt
ist, in welchem die Verbindungskanäle 12' bzw. 12" für die Peripherbohrungsgruppen
2' bzw. 2" eingearbeitet sind. Diese Verschlußringe 11 werden mittels Schrauben
13 an den Walzenballenseiten befestigt. Die
notwendige Abdichtung
nach außen bewirken Dichtung; ringe 14. Solche Verschlußringe 11 können, wie unter
11' bzw. 11" in Fig. 6 dargestellt, auch zwei-oder mehrteilig ausgeführt werden.