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Kalander für die Verarbeitung von Gummi und Kunststoff Die Erfindung
betrifft einen Kalander für die Verarbeitung von Gummi und Kunststoff mit Walzen
unterschiedlichen Durchmessers zur Erzeugung eines parallelen letzten Walzenspaltes.
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Bei der Verarbeitung von Gummi und Kunststoff entstehen in den Walzenspalten
zum einen durch den Durchhang der Walzen, bedingt durch das Eigengewicht und zum
anderen durch die zu leistende Verformungsarbeit im Walzenspalt selbst, Walzen durchbiegungen.
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Es ist bekannt, diese Walzendurchbiegungen durch Schrägverstellen
der Walzen bzw. durch Gegenbiegen der beiden Walzen gegeneinander, zu kompensieren.
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Beim Schrägverstellen und auch beim Gegenbiegen von Kalanderwalzen
wird die oben erwähnte Durchbiegung bis zu einem gewissen Grade kompensiert. Ein
absolut paralleler Walzenspalt kann jedoch durch derartige Maßnahmen nicht erzielt
werden.
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Da jedoch beispielsweise von Kunststoff-Folien-Herstellern in der
Regel eine Garantie für die Dicke der herzustellenden Kunststoff-Folie auf dem zu
liefernden Kalander verlangt wird, die sich bei einer Bahnbreite von 1.600 mm bei
Dickentoleranzen
von + 2,5 my bewegt und da diese Dickentoleranzen
mit den Einrichtungen gemäß des Standes der Technik nicht genau einzuhalten sind,
mußte zwecks Lösung dieses Problemes ein vollkommen neuer Weg eingeschritten werden.
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Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Ånfgabe gestellt, einen
über seine gesamte Arbeitsbreite vollkommen parallelen Walzenspalt zu schaffen,
ohne daß herkömmliche Durchbiegungs-Kompensierungseinrichtungen erforderlich wären.
Es wurde dabei von der Überlegung ausgegangen, daß-die, durch die Verformungsarbeit
im Walzenspalt hervorgerufene Walzendurchbiegung, die nur zu vermeiden ist, wenn
man Walzen unendlichen Durchmessers vorsehen würde, so auszunutzen ist, daß trotz
dieser Durchbiegung ein letzter paralleler Walzenspalt erzielt wird.
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Dabei muß erwähnt werden, daß es für die Folienqualität, insbesondere
jedoch für die Folienoberfläche von ausschlaggebender Bedeutung ist, dafür Sorge
zu tragen, daß der letzte Walzenspalt parallel ist, damit die aus dem Kalander austretende
Folie keine Dickentoleranzen aufweist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Durchmesser
der, in Materialdurchlaufrichtung letzten drei Walzen eines Kalanders so ausgelegt
werden, daß die Differenzkraft, resultierend aus der, durch die Naterialverformungs
arbeit entstehenden Spaltkraft, im letzten und im vorletzten Walzenspalt die vorletzte
und die letzte Walze im gleichen Maße und in gleicher Richtung durchbiegt.
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Durch eine entsprechende Auslegung der Walzendurchmesser eines Kalanders
wurde erreicht, daß trotz der Walzendurchbiegung ein letzter parall-eler Walzenspalt
erzielt wird.
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Dabei ist es insbe-sonders von Bedeutung, daß die im vorletzten
Walzenspalt
auftretende Kraft, die in ihrem Durchmesser geringer bemessene vorletzte Walze in
die selbe Richtung und im selben Maß wie die letzte Kalanderwalze durchbiegt, die
in ihrem Durchmesser größer bemessen werden muß als die vorletzte Walze, jedoch
kleiner als der Durchmesser der drittletzten Walze.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt.
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Figur 1 der Zeichnungen zeigt einen Vier-Walzen-Kalander, wobei in
Produktionsrichtung die drei letzten Walzen in ihrem Durchmesser in einem ganz bestimmten
Verhältnis zueinander stehen.
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Figur 2 zeigt die drei letzten Walzen gemäß Figur 1, wobei die Durchmesser
der Walzen, die in den beiden letzten Walzenspalten auftretende Kraft, die Differenzkraft
und der Durchbiegungsgrad angegeben sind.
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Figur 3 zeigt die drei letzten Walzen eines Kalanders gemäß Figur
1 in Frontansicht.
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Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung bei einem
Fünf-Walzen-Kalander.
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Figur 5 zeigt einen Vier-Walzen-Kalander, wobei die beiden letzten,
den parallelen Walzenspalt bildenden Walzen unter der drittletzten Walze angeordnet
sind.
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Gemäß Figur 1 der Zeichnung wird das zu verarbeitende Material in
dem Spalt zwischen den Walzen 1 und 2 aufgegeben
und bildet danach
zwischen den Walzen 2 und 3 einen Materialwulst 5. Da die Walzendurchmesser unterschiedlich
groß sind, ist auch der Materialwulst 5 größer als der Materialwulst 6 zwischen
Walzen 3 und 4.
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Aufgrund der unterschiedlichen Materialwulste 5 und 6 entstehen auch
unterschiedliche Spaltkräfte in den Walzenspalten 5 und 6. Das Material erzeugt
Kräfte, die nach oben und nach unten wirken und die Walzen 2 und 3 auseinanderdrücken,
Gleichzeitig erzeugt das Material in den Walzenspalten 5 und 6 Umfangskräfte, die
entgegen der Drehrichtung der Walzen wirken.
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In Figur 2 und 3 der Zeichnungen wird anhand eines praktischen Beispieles
die Durchbiegung der Walzen und die auftretenden Spaltkräfte in den Walzenspalten
5 und 6 und der Walzendurchmesser dargestellt.
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In dem Walzenspalt 5 tritt durch das zu verarbeitende Material ein
Spaltdruck von 106,2 Mp auf, der die Walze 2, die einen Durchmesser von 800 mm hat,
um 66 my nach unten durchbiegt.
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Die in dem Spalt 5 auftretende Kraft von 106,2 Mp wirkt sich jedoch
auch gegenüber der Walze 3, die einen Durchmesser von 350 mm hat, aus. In dem Walzenspalt
6 entsteht durch das zu verarbeitende Material und durch das Eigengewicht der Walzen
eine Kraft von 85,8 Mp. Auf die Walze 3 wirkt somit 106,2 Mp von unten und 85,8
Mp von oben ein, wodurch sich eine Differenzkraft von 20,4 Mp ergibt, die die Walze
3 um 350 my nach oben durchbiegt.
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Der Durchmesser der Walze 4 muß also rechnerisch so ermittelt werden,
daß die in dem Spalt 6 auftretende Kraft von 85,8 Mp die Walze 4 ebenfalls um 350
my nach oben hin durchbiegt.
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In dem Beispiel gemäß Figur 2 hat somit die Walze s einen Durchmesser
von 500 mm.
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Dadurch, daß die Walzen 2 und 4 je um 350 my nach oben durchbiegen,
wird ein vollkommen paralleler Walzenspalt 6 erhalten. Dies ist insbesonders aus
Figur 3 leicht erkennbar.
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Hinsichtlich der Walze 2 in Figur 3 muß noch erwähnt werden, daß diese
Walze mit einer Bombage, gezeichnet durch die gestrichelte Linie 7, versehen worden
ist, um auch einen relativ parallelen Walzenspalt 5 zu erzielen. Es muß jedoch erwähnt
werden, daß auch ohne Bombage der Walze 2 durch eine entsprechende Auslegung der
Durchmesser der Walzen 2, 3 und 4 ein paralleler Walzenspalt 6 zwischen den Walzen
3 und 4 erzielt werden kann.
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Die Spaltdrücke in den Walzenspalten 5 und 6 stehen in einem bestimmten
Verhältnis. In einem Walzenspalt zwischen Walzen größeren Durchmessers bildet sich
auch ein entsprechend größerer Knet und somit auch eine entsprechend größere Spaltkraft.
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Bei einer entsprechenden Bemessung der Durchmesser der in Produktionsrichtung
letzten drei Walzen eines Kalander, ist es somit möglich, zwischen den beiden letzten
Walzen 3 und 4 einen vollkommen parallelen Walzenspalt zu erzielen.
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Durch Einstellung der Walzenspaltdicke, der Drehzahlen und der Temperaturen
der letzten drei Walzen kann das Verhältnis der Walzenspaltdrücke noch geringfügig
beeinflußt werden1 um kleine Abweichungen, wie beispielsweise die verschiedenen
Eigendurchbiegungen, verursacht durch das Eigengewicht der Walzen der letzten beiden
Walzen auszugleichen.
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Das nachstehende Beispiel zeigt, daß bei geeigneter Auswahl der Durchmesser
der letzten drei Walzen die letzten beiden Walzen die gleiche Durchbiegung haben
und somit über die ganze Ballenlänge einen gleichgroßen Walzenspalt bilden.
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Drittletzte Walze: # 80 cm Trägheitsmoment S1 = 1 750 000 cm4 Vorletzte
Walze: # 35 cm " S2 = 64 000 cm4 Letzte Walze: # 50 cm " S3 = 267 000 cm4 Lagermittenabstand
aller Walzen 1 = 260 cm, Ballenlänge aller Walzen lb = 200 cm, Elastizitätsmodul
für Stahlwalzen 2 E = 2 100 000 kp/cm2.
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Formel für maximale Durchbiegung bei Streckenlast auf Träger auf 2
Stützen:
Die Streckenlast $ durch den Materialdruck des knetes wird auf der Grundlage der
Formel nach Ardichvilli berechnet: # # # . dm . 1b . v (1/s - 1/h) Hierbei ist #
= die Viskosität des Materials dm = mittlerer Walzendurchmesser 1b = Ballenlänge
aller Walzen v = Geschwindigkeit 5 = Spaltgröße h = Knetdicke In vorliegenden Beispiel
wurde folgende Belastung ermittelt Spaltlast zwischen drittletzter und vorletzter
Walze: # 1 = 106.200 kp
Spaltlast zwischen vorletzter und letzter
Walze: #3 = 85.800 kp Differenzlast auf vorletzter Walze 2 = G 2 1 3 = 20.400 kp
Durchbiegung der drittletzten Walze
Durchbiegung der vorletzten Walze
Durchbiegung der letzten Walze
Das ergibt
d. h., die Dicke des letzten Walzenspaltes ist über die ganze Länge gleich groß.
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- PATENTANSPRUCH -