DE2810507B2 - Kalander bestehend aus Durchbiegungsausgleichwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander, welcher aus Durchbiegungsausgleichswalzen besteht, die jeweils eine feststehende Tragachse und einen um diese Achse drehend antreibbaren Walzenmantel aufweisen, wobei über die Wa'.zcr.länge verteilt mehrere zum Preßspait hin gerichtete, hydrostatisch beaufschlagbare Stützelemente angeordnet sind, die sich einerseits über hydrostatische Druckräume an der Tragachse abstützen und deren hydrostatische Lagertaschen aufweisende Laufflächen andererseits gegen die Innenfläche des Walzenmantels gedrückt werden.

Ein Kalander, welcher ausschließlich aus Durchbiegungsausgleichswalzen besteht, ist z. B. aus der US-PS 39 97 952 bekannt Die dabei verwendeten Durchbiegungsausgleichswalzen können z. B. nach den US-Patentschriften 38 02 044 und 38 85 283 ausgebildet sein. Die Durchbiegungsausgleichswalzen dieser Art, welche sich in der Praxis besonders bewährt haben, gestatten einen weitgehenden Ausgleich der Durchbiegung der

is Walzen im Betrieb, den Bau breiterer Kalander als es bisher mit Rücksicht auf die Durchbiegung der Walzen möglich war und außerdem die Verwendung von Walzen mit kleineren Außendurchmessern.

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des bekannten Kalanders und hat die Schaffung eines Kalanders zum Ziel, welcher den äußersten Anforderungen bezüglich Gleichmäßigkeit des Liniendruckes zwischen benachbarten Walzen entspricht, und dabei auf verschiedenen Gebieten, wie zum einfachen Walzen so auch zum Mahlen oder Verarbeiten von pulverförmigen oder teigförmigen Materialien wie z. B. Lebensmittel, Farbp'gmenten oder Kunststoffen geeignet ist.

Der erfindungsgemäße Kalander, durch welchen dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume der jeweils beiderseits eines Preßspaltes zweier Walzen befindlichen Stützelemente an eine gemeinsame Druckmittelquelle mit voneinander unabhängig einstellbarem Druck angeschlossen sind, daß in den Druckräumen eines jeweils einen Preßspalt bildenden Walzenpaares, dessen Walzen auf gleicher Höhe angeordnet sind, gleicher Druck herrscht, und daß bei einem einen Preßspalt bildenden Walzenpaar, dessen Walzen auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, in der Zuführleitung zu den Druckräumen der höher gelegenen Walze ein Differenzdruckregler zur Erzeugung eines um eine konstante Druckdifferenz niedrigeren Druckes vorgesehen ist, wobei die Druckdifferenz so gewählt ist, daß die V/irkung der Eigengewichte der den Preßspalt bildenden Walzenmantel ausgeglichen ist

Durch diese Maßnahme wird eine vollständig gleichmäßige Anpreßkraft zwischen jeweils benachbarten Walzen erzielt, wodurch besonders genaue Arbeitsergebnisse erzielt werden, wie sie mit bisherigen

so Kalandern nicht erzielt werden konnten.

Vorzugsweise können die Druckräume jeweils über eine radiale Anschlußbohrung mit einer in der Tragachse axial verlaufenden Verteilbohrung in Verbindung stehen, auf deren halber Länge die Zuführleitung für das Druckmedium mündet, und es können in der Verteilbohrung zwei Absperrkolben abdichtend geführt sein, die mittels einer Gewindestange mit zwei entgegengesetzt steigenden Gewinden symmetrisch zu einer Mittelstellung verstellt werden können, derart,

AO daß je nach Stellung der Kolben mehr oder weniger Druckräume zwischen den Kolben befindlichen Raum verbunden sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Kalander vier in gesteckter Z-Form angeordnete Walzen umfassen, von denen die erste und vierte Walze nur eine Reihe, die zweite und dritte Walze hingegen zwei Reihen von Stützelementen aufweisen, wobei die Mäntel der ersten und dritten Walze mittels

Radiallager auf den zugehörigen Tragachsen drehbar gelagert sind, der Mantel der zweiten Walze jedoch radial freibeweglich ist und der Mantel der vierten auf der zugehörigen Tragachse in Druckrichtung verschiebbar geführt ist

Ein derart ausgebildter Kalanoer ist mechanisch besonders einfach bei theoretisch und praktisch einwandfreier optimaler Arbeitsweise. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Anordnungen der Walzen, z. B. alle mit ihren Achsen in einer horizontalen oder einer vertikalen Ebene, möglich sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kalanders mit den Walzen im Schnitt nach der Linie I-I in der F i g. 3,

F i g. 2 einen Schnitt der Walzen nach der Linie H-II in der F ig. 3,

Fig.3 einen axialen Schnitt einer der Walzen nach der Linie IH-III in der F i g. 2, und

Fig.4 einen der Fig.3 entsprechenden Teilschnitt durch das Ende einer anderen Walze.

Die Erfindung wird anhand eines Kalanders erläutert welcher insbesondere zur Verarbeitung von Kakaopulver für die Schokoladeherstellung geeignet ist Mit den heutigen Kalandern für diesen Zweck ist es praktisch unmöglich, die Korngröße des gemahlenen Pulvers in Grenzen von 15—25 μ zu halten. Größen über 30 μ geben bereits bei einem Anteil von 5% der Schokolade einen sandigen Geschmack, Größen unter 10 μ binden viel Fett Dadurch wird die hergestellte Schokolade teuer und kalorienreich. Wenn es gelingt, die Grenzen der Korngröße der gemahlenen Pulverkörner eng zu halten, wobei der sandige Geschmack vermieden wird, andererseits die Körner jedoch groß genug sind, um wenig Fett zu binden, wird eine kalorienarme Schokolade erhalten, welche außerdem noch billiger sein kann, da teures Kakaofett gespart wird. Außerdem hat man bisher für verschiedene Mahlungen und Kakaomaterial verschiedener Provenienz Kalander mit Walzen verschiedener Bombierungen haben müssen. Der erfindungsgemäße Kalander ist hingegen für alle Anforderungen einstellbar.

Es versteht sich, daß jedoch der erfindungsgemäße Kalander auch auf anderen Gebieten, wie zum Mahlen von Pigmenten für Farben usw, verwendbar ist

Der in der Zeichnung dargestellte Kalander enthält Durchbiegungswalzen 1, 2, 3 und 4, welche eine oder zwei Reihen von stempel- bzw. kolbenartigen hydrostatischen Stützelementen 5 aufweisen, die in Bohrungen 6 der Träger Γ, 2', 3' bzw. 4' der Walzen dichtend geführt sind. Die Träger Γ, 2', 3' und 4' sind in einer nur in der Fig.3 andeutungsweise dargestellten Stuhlung 7 abgestützt, wobei sie durch nicht dargestellte Mittel an einer Drehung gehindert sind. Um die Träger 1', 2", 3', 4' sind Walzenmäntel 8 drehbar angeordnet, welche auf den hydrostatischen Stützelementen S abgestützt sind. Wie aus der F i g. 3 hervorgeht, in welcher Weise eines der Stützelemente S im Schnitt dargestellt ist, enthalten w> die Stützelemente 5 hydrostatische Lagertaschen 5', welche durch Drosselkanäle 5" mit dem durch die Bohrung 6 gebildeten Druckraum verbunden sind. Auf diese Weise werden die Druckelemente 5 nicht nur durch das in den Bohrungen 6 wirkende hydraulische Druckmittel gegen die Innenfläche des Walzenmantels 8 gedrückt, sondern das Druckmedium gelangt auch in die Lagertaschen 5', wodurch eine hydrostatische Lagerung zwischen den Stützelementen und dem Walzenmantel entsteht

Wie insbesondere aus der Fig.2 hervorgeht, ist bei den Walzen 1 und 3 zwischen dem Walzenmantel 8 und de.n Träger Γ bzw. 3' an den Enden des Walzenmantels je ein hauptsächlich radial wirkendes Wälzlager 10 angeordnet Der Zwischenraum 11 (Fig.3), welcher sich zwischen dem Träger Γ und dem Walzenmantel 8 befindet, ist an den Enden durch Dichtungsscheiben 12 abgeschlossen. Aus dem Zwischenraum 11 tritt das in diesem befindlichen hydraulische Medium, normalerweise ein Mineralöl, durch einen Kanal 13 im Träger Γ nach außen und wird durch eine nicht dargestellte Abflußleitung in einen Sammelbehälter, z. B. den Sammelbehälter 14 aus der F i g. 1, abgeleitet

Wie weiter noch aus der F i g. 3 hervorgeht, ist der Walzenmantel 8 der Walze 1 in gleicher Weise wie die Mäntel 8 der übrigen Walzen 2, 3 und 4 mit einem motorischen Antrieb versehen- Zu diesem Zweck ist am rechten Ende des Walzenmantels 8 eine Verzahnung 15 ausgebildet, mit welcher ein Ritzel 16 kämmt, das in einem Gehäuse 17 drehbar gelagert ist, welches den Walzenmantel 8 umschließt und auf diesem ebenfalls drehbar gelagert ist Das Gehäuse 17 ist durch eine Drehmomentstütze 18, die sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt, an einer Drehung gehindert An die Welle des Ritzels 16 schließt sich über ein Universalgelenk 20 eine Antriebswelle 21 an, welche zu einem nicht dargestellten Getriebe und Motor mit veränderlicher Drehzahl führt. Die motorischen Antriebe mit veränderlicher Drehzahl sind in der F i g. 1 schematisch dargestellt und mit 22 bezeichnet

Weiter geht aus dem Schnitt in der F i g. 3 die Ausbildung der Vorrichtung zur Einstellung der axialen Erstreckung des Bereiches der mit dem Druckmedium beaufschlagten Stützelemente hervor. Zu diesem Zweck ist der Träger Γ mit einer Verteilbohrung 23 versehen, von welcher Anschlußbohrungen 24 zu den Bohrungen 6 der einzelnen Stützelemente 5 führen. In der Verteilbohrung 23 sind dichtend zwei Absperrkolben 25 geführt, welche mit der Hilfe einer Gewindestange 26 mit zwei Gewinden 27 und 28 mit entgegengesetzten Steigungen symmetrisch zu einer Mittelstellung verstellt werden können. Bei einer Drehbewegung der Gewindestange 26 in der einen Richtung bewegen sich die beiden Kolben 25 zueinander, so daß weniger Anschlußbohrungen 24 mit dem zwischen den Kolben 25 befindlichen Raum verbunden sind, in welchem eine Zuführleitung 30 für das hydraulische Druckmedium mündet Bei einer Drehung der Gewindestange in der entgegengesetzten Richtung bewegen sich die Kolben 25 auseinander, so daß nach Wunsch mehr Verbindungsleitungen 24 mit Druckmedium versorgt werden können, wodurch die betreffenden hydrostatischen Stützelemente unter Druck gesetzt werden. Die außerhalb der Kolben 25 befindlichen kolbenartigen Elemente 5 sind hingegen unwirksam.

Entsprechend der Darstellung in den F i g. 1 und 2 enthält die Walze 2 zwei Reihen von Stützelementen 5, welche in der gleichen Weise wie die Walze 1 über Verteilleitungen 23 mit Kolben 25 und Zuführleitungen 30 in einstellbarer Weise mit Druckmedium versorgt werden. Da der Walzenmantel 8 der Walze 2 gegenüber den Walzenmänteln der Walzen 1 und 3 beweglich sein muß, entfallen bei der Walze 2 die Wälzlager 10, welche bei den Walzen 1 und 3 vorgesehen sind. Dafür ist die Dichtungsplatte 12 bei der Walze 2 durch eine bewegliche Dichtung 12' (F i g. 4) ersetzt welche radiale

Bewegungen des Walzenmantels 8 gegenüber dem Träger T zuläßt Die Dichtung 12' enthält zwei gegenseitig bewegliche, durch nicht dargestellte elastische Mittel aneinandergedrückte Platten 31 und 32, welche seitlich den Zwischenraum 11 abschließen. Es versteht sich, daß diese Ausbildung der Dichtung 12' nur schematisch ist, und daß auch jede andere bekannte Art des seitlichen Abschlusses des Zwischenraumes U an dieser Stelle verwendbar ist

Die Walze 4 unterscheidet sich von den Walzen 1 bis 3 dadurch, daß sie an ihren Enden Führungsscheiben 33 (F i g. 4) aufweist welche mit länglichen öffnungen 34 versehen sind, die parallele ebene Führungsflächen 35 haben. Der Träger 4' ist an den Stellen der Führungsplatten 33 mit Führungsflächen 36 versehen, welche mit den Flächen 35 zusammenwirken. Die Führungsscheiben 33 gestatten auf diese Weise eine geführte Bewegung des Walzenmantels 8 der Walze 4 in Richtung der Preßebene, d. h. in der Bewegungsrichtung der hydraulischen Stützelemente 5. Wie noch aus der Fig.2 hervorgeht sind die Fßhrungsscheiben 33, die sich an beiden Enden des Walzenmantels 8 befinden, in diesem in Wälzlagern 37 gelagert Auch die Walze 4 kann an ihren Enden mit einer Dichtung 12' nach der F i g. 4 versehen sein, um die erforderlichen Bewegungen des Walzenmantels 8 gegenüber dem Träger 4' zu ermöglichen.

Entsprechend der Darstellung in der F i g. 1 bilden die Walzen 1,2,3 und 4 miteinander Preßspalte X, Yund Z Die zu beiden Seiten des PreSspaltes X befindlichen Stützelemente 5 sind an eine gemeinsame Pumpenanlage A mit veränderbarem Druck angeschlossen, die zu beiden Seiten des Preßspaltes Y befindlichen Stützelemente an eine Pumpenanlage B und die dem Preßspalt Z zugeordneten Stützelemente an eine Pumpenanlage C In den jeweils zu einer Walze führenden Zuleitungen 30 sind Wärmeaustauscher £ angeordnet, in denen das der betreffenden Walze zugeführte hydraulische Medium auf eine gewünschte Temperatur erhitzt oder gekühlt werden kann, wodurch der Walzenmantel 8 der betreffenden Walze ebenfalls erhitzt oder gekühlt wird.

Wie noch weiter aus der F i g. 1 hervorgeht wird den einander zugewandten und den Preßspalt X beeinflussenden Stützelementen der Walzen 1 und 2 das Druckmedium von der Pumpenanlage A mit gleichem Druck zugeführt Das gleiche ist bei dem Stützelementen der Walzen 3 und 4 der Fall, welche den Preßspalt Z beeinflussen. Die Walzen 1, 2 und 3, 4 sind nämlich jeweils auf der gleichen Höhe angeordnet so daß das Gewicht der Walzenmäntel auf den im Spalt gebildeten Druck keinen Einfluß hat

Beim zwischen den Walzen 2 und 3 befindlichen Preßspalt Ywirkt sich hingegen wegen der unterschiedlichen Höhe der Walzen 2 und 3 auch das Gewicht der Walzenmantel 8 aus. So müssen die der Walze 3 zugewandten Stützelemente 5 der Walze 2 nicht nur der Kraft der ihnen zugewandten Stützelemente 5 der Walze 3 entgegenwirken, sondern noch der Gewichtskomponente der beiden Walzenmantel 8 der Walzen 2 und 3. Es versteht sich, daß die Kraft der Stützelemente 5 der Walze 3, welche in der Richtung dieser Gewichtskomponente wirken, um diese kleiner sein muß. Zu diesem Zweck ist in der betreffenden Leitung 30 der Walze 3 ein Differenzdruckregler R geschaltet, welcher den Druck in der Leitung, in welcher er sich befindet gegenüber der anderen von der gleichen Pumpenanlage B versorgten Leitung 30 um einen einstellbaren, konstanten Wert niedriger hält. Dieser konstante Wert kann so eingestellt werden, daß er dem Einfluß des Gewichtes der beiden Walzenmäntel 8 entspricht und diesen aufhebt

Im Betrieb kann dem Kalander nach den F i g. 1 bis 4 das zu verarbeitende Material M, z. B. Kakaopulver oder Farbpigment mit einem geeigneten Bindemittel, in Teigform zugeführt werden. Das Material bewegt sich bei einer Drehung der Walzen in der Richtung der eingezeichneten Teile nacheinander durch die Spalte X, Kund Zund wird zuletzt durch einen Schaber Din einen Behälter 40 abgeschabt Wenn die Drehzahlen miteinander zusammenwirkender Walzen gleich sind, entsteht eine einfache Walzwirkung. Wenn sie verschieden sind, kann das Material zwischen den Walzen gerieben werden. In der Regel wird das Material M zwischen den Walzen 1 und 2 nur in einem zentralen Bereich der Walzen eingebracht und breitet sich darauf fortschreitend zwischen den Walzen 3 und 4 immer mehr aus, so daß diese entlang einer größeren Länge von dem Material beaufschlagt werden. Durch eine entsprechende Einstellung der Kolben 25 aus der Fig.3 ist es möglich, die Druckkraft so einzustellen, daß sie nur in dem vom Material beaufschlagten Bereich wirkt Es versteht sich jedoch, daß der Bereich zwischen den Kolben 25 auch bei allen Walzen gleich eingestellt sein kann, und sich dabei entweder über die ganze Walzenlänge oder nur ihren Teil erstrecken kann. So ist es z. B. möglich, kleinere Materialmengen nur auf einem Teil des Kalanders zu verarbeiten.

Die erfindungsgemäße Kombination von Maßnahmen gestattet somit die Schaffung eines Kalanders, welcher eine präzise Mahlung des Gutes gestattet und damit insbesondere die von der Schokoladenindustrie gestellten, bisher nicht erfüllbaren Forderungen erfüllt Durch Wegfall der sonst erforderlichen Bombierung dei Walzen ist der erfindungsgemäße Kalander universell einsetzbar. Die Temperaturbeeinflussung der Walzer öffnet dem Kalander zusätzliche Einsatzgebiete dei Nahrungs- und Genußmittelindustrie, um z.B. ar Produkten im Zusammenhang mit dem Entfeuchten ir dünner Schicht gezielte Aroma-bildende Reaktioner durchzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kalander bestehend aus Durchbiegungsausgleichwalzen, die jeweils eine feststehende Tragachse und einen um diese Achse drehend antreibbaren Walzenmantel aufweisen, wobei über die Walzenlänge verteilt mehrere zum Preßspalt hin gerichtete, hydrostatisch beaufschlagbare Stützelemente angeordnet sind, die sich einerseits über hydrostatische Druckräume an der Tragachse abstützen und deren hydrostatische Lagertaschen aufweisende Laufflächen andererseits gegen die Innenfläche des Walzenmantels gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (6) der jeweils beiderseits eines Preßspaltes (Xi Y, Z) zweier Walzen (1 bis 4) befindlichen Stützelemente (5) an eine gemeinsame Druckmittelquelle (A, B, C) mit voneinander unabhängig einstellbarem Druck angeschlossen sind, daß in den Druckräumen (6) eines jeweils einen Preßspalt (X, Y) bildenden Walzenpaares, dessen Walzen (1,2 oder 3,4) auf gleicher Höhe angeordnet sind, gleicher Druck herrscht, und daß bei einem einen Preßspalt (Y) bildenden Walzenpaar, dessen Walzen (2, 3) auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, in der Zuführleitung (30) zu den Druckräumen (6) der höher gelegenen Walze (3) ein Differenzdruckregler (R) zur Erzeugung eines um eine konstante Druckdifferenz niedrigeren Druckes vorgesehen ist, wobei die Druckdifferenz so gewählt ist, daß die Wirkung der Eigengewichte der den Preßspalt (Y) bildenden Walzenmäntel (8) ausgeglichen ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (6) jeweils über eine radiale Anschlußbohrung (24) mit einer in der Tragachse (Γ bis 4') axial verlaufenden Verteilbohrung (23) in Verbindung stehen, auf deren halber Länge die Zuführleitung (30) für das Druckmedium mündet, und daß in der Verteilbohrung (23) zwei Absperrkolben (25) abdichtend geführt sind, die mittels einer Gewindestange (26) mit zwei entgegengesetzt steigenden Gewinden (27, 28) symmetrisch zu einer Mittelstellung verstellt werden können, derart, daß je nach Stellung der Kolben (25) mehr oder weniger Druckräume (6) mit dem zwischen den Kolben (25) befindlichen Raum verbunden sind.

3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er vier in gestreckter Z-Form angeordnete Walzen (1 bis 4) umfaßt, von denen die erste und vierte Walze (1, 4) nur eine Reihe, die zweite und dritte Walze (2,3) hingegen zwei Reihen von Stützelementen (5) aufweisen, wobei die Mäntel (8) der ersten und dritten Walze (1, 3) mittels Radiallager (10) auf den zugehörigen Tragachsen (I' bzw. 3') drehbar gelagert sind, der Mantel (8) der zweiten Walze (2) jedoch radial freibeweglich ist und der Mantel (8) der vierten Walze (4) auf der zugehörigen Tragachse (4') in Druckrichtung verschiebbar geführt ist.