DE2549209A1

DE2549209A1 - Pressure roller with inflatable sleeve - with sleeve defining chamber with core and radial depth of chamber is at least twice the sleeve wall thickness

Info

Publication number: DE2549209A1
Application number: DE19752549209
Authority: DE
Inventors: Bernd Czichon; Leo E Kaiser; Hanspeter Wasmer
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1975-11-03
Publication date: 1977-05-12

Abstract

Pressure and squeegee roller has a core, an inflatable sleeve and a chamber located between the core and the sleeve, the radial depth of the cahmber being at least twice (pref. three times) the thickness of the sleeve wall. The roller is used for paper processing and in textile industry. It is extremely soft and the softness is adjustable. The roller is constructionally simple and its sleeve can be readily exchanged. The pressure line is constant.

Description

Press- und Quetschwalze Press and squeeze roller

Sogenannte"weiche" Walzen, wie. sie zum Beispiel in der Textil-und papierverarbeitenden Industrie zu verschiedensten Z-»ecken benötigt werden, bestehen in der Regel aus einem tragenden harten Kern mit einer relativ dicken weichelastischen Auflage, insbesondere Gummi. Je nach Art des Auflagenmaterials sind mit solchen Walzen Oberflächenhärten bis hinab zu etwa 300 Shore erreichbar.So-called "soft" rollers, such as. they for example in the textile and paper processing industry are required for a wide variety of purposes usually made of a load-bearing hard core with a relatively thick flexible core Support, especially rubber. Depending on the type of edition material, such Roller surface hardnesses down to about 300 Shore can be achieved.

Einer der Hauptnachteile solcher Walzen besteht darin, dass die Abrieb- bzw. Verschleissfestigkeit des Auflagenmaterials mit zunehmendem Weiciheitsgrad rapide absinkt und solche Walzen somit nur eine relativ geringe Standzeit haben. Insbesondere aus diesem Grunde sind geringere Härten als 30° Shore in der Praxis nicht möglich. One of the main disadvantages of such rollers is that the abrasion or wear resistance of the overlay material with increasing degree of whiteness rapidly sinks and such rollers therefore only a relatively small one Have service life. For this reason in particular, the hardnesses are lower than 30 ° Shore not possible in practice.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die meisten Auflagematerialien einem Alterungsprozess unterliegen, durch welchen sich ihre Härte zu höheren Werten hin verschiebt.Another disadvantage is that most overlay materials are subject to an aging process through which their hardness increases to higher values shifts towards.

Dadurch wird die Standzeit solcher Walzen noch geringer und ausserdem wird auch ihre Lagerhaltung erschwert.As a result, the service life of such rollers is even shorter and moreover their storage is also made more difficult.

Ferner wird bei diesen Walzen als nachteilig empfunden, dass ihr Weichheitsgrad nicht verstellbar ist und dass sie chemisch meist unbefriedigend inert sind. Ausserdem sind diese Walzen relativ teuer. Schliesslich haben die bekannten Walzen den Nachteil, sich unter Druckbelastung durchzubiegen, sodass sie an ihren Enden eine stärkere Pressung oder Quetschung hervorrufen als in ihrem Mittelteil. Dem wurde zwar bereits dadurch entgegengewirkt, dass der Walzenkern in der Mitte leicht ausgebaucht ausgebildet wurde. Diese Massnahme konnte jedoch in der Praxis insbesondere deswegen nicht befriedigen, weil sie abhängig von der auf die Walzenenden aufgebrachten Druckbelastung ist und keine Aenderung derselben gestattet. It is also felt to be disadvantageous in these rollers that you The degree of softness is not adjustable and that they are mostly chemically unsatisfactory are inert. In addition, these rollers are relatively expensive. After all, the well-known Rollers have the disadvantage that they bend under pressure so that they stick to their The ends cause a stronger compression or squeezing than in their middle part. This has already been counteracted by having the roller core in the middle was formed slightly bulged. However, this measure could in practice In particular, it is unsatisfactory because it depends on the roll ends applied pressure load and no change thereof is permitted.

Es sind auch schon Walzen bekannt, bei denen zwecks Kompensation der Durchbiegung zwischen dem Walzenkern und der wie be anderen Walzen verhältnismässig dicken, weichelastischen Auflage eine ölgefullte Druckkammer ausgebildet ist. Diese Kammer ist durch zwei axial versetzte Schotte in drei Teilkammern unterteilt, von denen die mittlere unter höherem Druck steht als die beiden äusseren, sodass sich wiederum eine Bombierung des Walzenkerns ergibt. Die Drucke in der Kammer sind so hoch und die Kammer selbst ist so denen, dass sie zusammen mit dem Walzenkern eine harte, unnachgiebige Unterlage für die weiche Walzenauflage bildet, sodass die Weichheit der Walze lediglich durch das Material der Auflage zustande kommt. Somit leiden auch diese bekannten Walzen im wesentlichen unter denselben Mängeln wie die anderen bekannten Walzen. Rollers are also known in which, for the purpose of compensation the deflection between the roll core and the like with other rolls relatively thick, soft elastic support formed an oil-filled pressure chamber is. This chamber is divided into three sub-chambers by two axially offset bulkheads, of which the middle one is under higher pressure than the two outer ones, so that this in turn results in a crowning of the roller core. The prints in the chamber are so high and the chamber itself is such that it goes together with the roller core forms a hard, unyielding base for the soft roller support, so that the softness of the roller is only due to the material of the support. Thus, these known rollers also suffer from essentially the same deficiencies like the other well-known rollers.

Ferner sind Presswalzen bekannt, bei denen ein steifer, formstabiler Metallhohlzylinder mittels einer Vielzahl von achsparallelen, mit einem Druckmedium gefüllten Schläuchen federnd auf einem Walzenkern abgestUtzt ist, wobei die einzelnen Schläuche durch radiale Stege von einander getrennt sind. Durch diese gewissermassen schwimmende Anordnung des Hohlzylinders soll vor allem ein Uber die gesamte Walzenlänge konstanter Liniendruck und eine gewisse Nachgiebigkeit gegenUber Unebenheiten in der zu pressenden Warenbahn erreicht werden. Diese Konstruktion ist jedoch auf "harte" Walzen beschränkt, da die zwischen den einzelnen Schläuchen bestehenden Zwischenräume Ungleichmässigkeiten hervorrufen wUrden, wenn der die Walzenoberfläche bildende Hohlzylinder nicht ausreichend verformungsfest wäre. Furthermore, press rolls are known in which a stiffer, more dimensionally stable Metal hollow cylinder by means of a large number of axially parallel, with a pressure medium filled hoses is resiliently supported on a roller core, with the individual Hoses are separated from one another by radial webs. Through this to a certain extent The floating arrangement of the hollow cylinder should above all be over the entire length of the roll constant line pressure and a certain resilience to unevenness in the web to be pressed can be reached. However, this construction is based on "hard" Rolling is limited because of the gaps between the individual hoses Irregularities would cause if the roll surface forming hollow cylinder would not be sufficiently resistant to deformation.

Schliesslich ist auch schon eine "weiche" Walze bekannt, welche im wesentlichen aus einem tragenden Kern, einer dicken und sehr weichen Gummi-Zwischenschicht und einer dünneren und etwas härteren Gummi Auflage besteht. Bei dieser Walze kann zwar aufgrund der härteren Auflage eine gewisse Verbesserung der Abriebfestigkeit erreicht werden, diese ist aber in der Praxis immer noch ungenügend. Be dieser Walzenkonstruktion lässt sich nämlich die Härte des Auflagengummis und damit die Abriebfestigkeit nicht beliebig steigern, da zur Gewährleistung einer-ausreicllenden Flexibilität die Auflagenstärke mit zunehmender Härte der Auflage abnehmen muss. Je dünner jedoch die Auflage ist, desto mehr wird die darunterliegende Zwischenschicht mechanisch beansprucht, was relativ schnell zu Ermüdungserscheinungen, insbesondere zu unerwünschten ElastizitätsverSnderungen der letzteren und damit der gesamten Walze führt. Im übrigen ist die Weichheit auch bei dieser bekannten Walze nicht verstellbar und ausserdem erwachsen auch bei dieser Walze Schwierigkeiten aus der Durchbiegung. Finally, a "soft" roller is already known, which in the essentially consists of a load-bearing core, a thick and very soft rubber intermediate layer and a thinner and somewhat harder rubber pad. This roller can a certain improvement in abrasion resistance due to the harder surface can be achieved, but this is still insufficient in practice. Be this roller construction namely, the hardness of the rubber pad and thus the abrasion resistance cannot Increase at will, as the number of copies is required to ensure sufficient flexibility must decrease with increasing hardness of the support. However, the thinner the pad, the more the underlying intermediate layer is mechanically stressed what relatively quickly to signs of fatigue, in particular to undesirable changes in elasticity the latter and thus the entire roller. Incidentally, the softness is too not adjustable with this known roller and also grow with this one Roll difficulty out of the deflection.

Hauptaufgabe der Erfindung ist eine "eicne" Walze mit grösserer Verschleissfestigkeit zu schaffen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Walze zu schaffen, deren Oberflächenhärte ein- und verstellbar ist. Ferner sollen die Voraussetzungen für eine chemisch und gegebenenfalls Wärmeinerte Ausbildung einer weichen Walze geschaffen werden. The main object of the invention is a "single" roller with greater wear resistance to accomplish. One another task is to create a roller, whose surface hardness can be set and adjusted. Furthermore, the requirements for a chemically and optionally heat-inert formation of a soft roll be created.

Diese Aufgaben werden ausgehend von einer Press-und Quetschwalze mit einem tragendem Kern und einem flexiblen Mantel sowie einer zwischen Kern und Mantel ausgebildeten Kammer zur Aufnahme eines Druckmediums gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Abmessung der Kammer in radialer Richtung wenigstens doppelt so gross, vorzugsweise wenigstens dreimal so gross wie die Wandstärke des Mantels ist. These tasks are based on a press and squeegee roller with a load-bearing core and a flexible jacket and one between the core and Sheath formed chamber for receiving a pressure medium according to the invention solved in that the dimensions of the chamber in the radial direction are at least twice as large, preferably at least three times as large as the wall thickness of the jacket is.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutern Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemässe Walze teilweise im Schnitt. In the following the invention is illustrated with reference to one in the drawing Explain exemplary embodiment in more detail The single figure of the drawing shows a Roll according to the invention partially in section.

Die dargestellte Walze umfasst einen harten, formstabilen Kern 1 aus Metall oder Kunststoff mit zwei Flanschen 2 und 3 sowie zwei Wellenstummeln 4 und 5. Mittels je zwei Spannringen 6 bzw. 7 ist auf den Flanschen 2 und 3 ein relativ dünnwandiger Schlauch 8 dicht befestigt, der den Walzenmantel bildet. Der Walzenkern I bildet zusammen mit seinen Flanschen 2 und 3 sowie dem Schlauch 8 eine Druckkammer 9, die mit einem Druckmedium, beispielsweise Wasser oder Luft,geftillt ist. The illustrated roller comprises a hard, dimensionally stable core 1 Made of metal or plastic with two flanges 2 and 3 and two stub shafts 4 and 5. By means of two clamping rings 6 and 7, there is one on the flanges 2 and 3 relatively thin-walled tube 8 tightly attached, which forms the roll shell. Of the Roller core I forms together with its flanges 2 and 3 and the hose 8 Pressure chamber 9 with a pressure medium, for example water or air, is filled.

In den in der Zeichnung links dargestellten Flansch 2 mündet eine mit der Druckkammer 9 verbundene Zufuhrleitung 10 für das Druckmedium aus. In the flange 2 shown on the left in the drawing opens a with the pressure chamber 9 connected supply line 10 for the pressure medium.

Der Nündungsteil 11 dieser Leitung ist mit einem Gewinde versehen und mittels eines Schraubkolbens 12 dicht verschlossen. Durch Verstellen des Kolbens 12 innerhalb des Leitungsteils 11 lässt sich der Druck in der Kammer 9 auf sehr einfache Weise in weiten Grenzen variieren. The mouth part 11 of this line is threaded and tightly closed by means of a screw piston 12. By adjusting the piston 12 within the line part 11, the pressure in the chamber 9 can be increased easily vary within wide limits.

Eine weitere ebenfalls mittels eines Schraubkolbens 13 verschlossene Leitung 14 dient der Entlüftung der Kammer 9 während des Einfüllens eines flüssigen Druckmediums. Another also closed by means of a screw piston 13 Line 14 is used to vent the chamber 9 during the filling of a liquid Print medium.

In den Wellenstummel 4 des Walzenkerns 1 mündet eine ebenfalls mit der Druckkammer 9 verbundene Leitung 15 axial aus. An sie ist mittels einer Kupplung 16 ein-Manometer 17 angeschlossen, welches den in der Kammer 9 herrschenden Druck anzeigt. One also opens into the stub shaft 4 of the roller core 1 the pressure chamber 9 connected line 15 axially. Attached to them is by means of a coupling 16 connected to a manometer 17, which shows the pressure prevailing in the chamber 9 indicates.

Der Schlauch 8 kann aus verschiedensten Materialien bestehen. Insbesondere geeignet sind abrieb- und verschleissfester Gummi (über 30°Shore-Härte), PTFE-Folien oder sogar Metallfolien, beispielsweise Aluminium, Tantal oder rostfreier Stahl. Die Wandstärke W des Schlauchs kann je nach Art des Materials zwischen etwa 0,1 mm und etwa 10 mm variieren. Je härter das Material ist, desto dünner muss der Schlauch sein, damit eine geneigende Flexibilität gewährleistet ist. Als Faustregel kann etwa gelten, dass das Material so dünn und damit flexibel sein muss, dass bei dem in der Praxis vorkommenden maximalen Ueberdruck von 1 atü in der Kammer die Oberflächenhärte der Walze nicht mehr als etwa 60° (gemessen mit einem Härtemesser nach Shore A) beträgt. In der Praxis haben sich etwa folgende Wandstärken als besonders zweckmässig erwiesen: Gummi ( 4o - 800 Shore A) : 2 - 4 mm PTFE-Folie ( 800 Shore A) : 0,1 - 1 mm Alu-Folie (>1000 Shore A) : 0,01 - 0,1 mm In allen Fällen war die in radialer Richtung gemessene Dimension D der Druckkanner 9 mindestens doppelt so gross wie die Schlauchwandstärke W, meistens sogar um ein Vielfaches grösser. Dies ist wesentlich, da erst ab einer gewissen Mindestdicke D der Kammer die optimale Kissenwirkung erzielt wird, welche der Walze die gewünschte Weichheit verleiht.The hose 8 can consist of a wide variety of materials. Abrasion-resistant and wear-resistant rubber (over 30 ° Shore hardness), PTFE foils or even metal foils, for example aluminum, tantalum or stainless steel, are particularly suitable. The wall thickness W of the hose can vary between about 0.1 mm and about 10 mm depending on the type of material. The harder the material, the thinner the hose has to be to ensure sloping flexibility. As a rule of thumb, for example, the material must be so thin and therefore flexible that with the maximum overpressure of 1 atm ) amounts to. In practice, the following wall thicknesses have proven to be particularly useful: Rubber (4o - 800 Shore A): 2 - 4 mm PTFE foil (800 Shore A): 0.1 - 1 mm aluminum foil (> 1000 Shore A) : 0.01-0.1 mm In all cases, the dimension D of the pressure scanner 9 measured in the radial direction was at least twice as large as the hose wall thickness W, in most cases even many times greater. This is essential because the optimum cushion effect, which gives the roller the desired softness, is only achieved from a certain minimum thickness D of the chamber.

Der Weichheitsgrad ist durch Veränderung des Kammerdrucks in weiten Grenzen ein- bzw verstellbar. Durch passende Einstellung des Kammerdrucks und entsprechende Auswahl des Mantelmaterials lässt sich praktisch jeder beliebige Weichheitsgrad erreichen . Die nachstehende Tabelle zeigt den an einem Ausführungsbeispiel gefundenen Zusammenhang zwischen Weichheitsgrad bzw. Oberflächenhärte '.er Walze Druck in der Kammer und Art und Wandstärke des Schlauchmaterials: Material Wandstärke Kammerdruck Walzenhärte mm [bar]Medium [°Shore A]-Polyäthylen (PE) 0,25 0,1 Luft 13 0,25 0,2 Luft 21 0,25 0,5 Luft 30 Paragummi 2 0,1 Wasser 22 2 0,2 Wasser 27 2 0,5 Wasser 38 Polytetrafluoräthylen 0,15 0,1 Glycerin 16 (PTFE) 0,15 0,2 Glycerin 25 0,15 0,5 Glycerin 44 Polyvinylchlorid 1.5 0,1 Wasser 16 1.5 0,2 Wasser 26 1.5 0,5 Wasser 46 Alu-Folie, 3-fach 0,06 0,1 Oel 25 0,06 0,2 Oel 35 * Härteprüfgerät nach DIN 53505, ASTMD676 Die wesentlichsten Vorteile der vorstehenden, erfindungsgemissen Walze sind extreme und einstellbare Weichheit, konstruktive Einfachheit, und die Möglichkeit, etwa schadhaft gewordene Walzenmäntel schnell und einfach zu ersetzen. Ausserdem ist der Press- bzw. Quetscheffekt über die gesamte Walzenlänge konstant. The degree of softness can be increased by changing the chamber pressure Limits can be set or adjusted. By suitable setting of the chamber pressure and appropriate selection of the jacket material can be practically any Achieve degree of softness. The table below shows this using an exemplary embodiment found relationship between degree of softness and surface hardness of the roller Pressure in the chamber and type and wall thickness of the hose material: Material wall thickness Chamber pressure roller hardness mm [bar] Medium [° Shore A] -Polyethylene (PE) 0.25 0.1 air 13 0.25 0.2 air 21 0.25 0.5 air 30 Para rubber 2 0.1 water 22 2 0.2 water 27 2 0.5 water 38 polytetrafluoroethylene 0.15 0.1 glycerine 16 (PTFE) 0.15 0.2 glycerine 25 0.15 0.5 glycerine 44 polyvinyl chloride 1.5 0.1 water 16 1.5 0.2 water 26 1.5 0.5 water 46 aluminum foil, triple 0.06 0.1 oil 25 0.06 0.2 oil 35 * hardness tester according to DIN 53505, ASTMD676 The main advantages of the above, inventive roller are extreme and adjustable softness, constructive simplicity, and the option of closing damaged roll shells quickly and easily substitute. In addition, there is the pressing or squeezing effect over the entire length of the roller constant.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims press and nip roll with a load-bearing core and a flexible jacket and a chamber formed between the core and jacket for receiving a Pressure medium, characterized in that the dimension (D) of the chamber in radial Direction at least twice as large, preferably at least three times as large as is the wall thickness (W) of the jacket.

2. Roller according to claim 1, characterized in that it has a surface hardness of at most 40 "Shore and the jacket made of a material of greater Shore hardness consists.

3. Roller according to claim 1 or 2, characterized in that the Coat is sufficient.d is flexible or thin to be able to move in to give the chamber a surface hardness of the roller that is less than that of the jacket material itself.

4. Roll according to claim 3, characterized in that the jacket Made of rubber with a Shore hardness between about 30 ° and 90 °, preferably between about 40 ° and 80 "and a wall thickness of about 1 to 10 mm, preferably about 2-4 mm.

5, roller according to claim 3, characterized in that the antel consists of at least one film made of plastic or metal, whose thickness is between 0.1 and 1 mm or 0.01 and 0.1 mm.

6. Roller according to one of claims 1-5, characterized in that Means are provided for regulating the pressure prevailing in the chamber.

7. Roller according to one of claims 1-6, characterized in that Means are provided for displaying the pressure prevailing in the chamber.

8. Roller according to claim 6, characterized in that the pressure between about 0 and 1 can be set.