DE3140425A1

DE3140425A1 - Vorrichtung zum erzeugen und/oder bearbeiten von bahnmaterial

Info

Publication number: DE3140425A1
Application number: DE19813140425
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Rothenbacher; Erich 7923 Königsbronn Vomhoff
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1983-04-21
Also published as: GB8519505D0; JPS58144193A; GB2162924A; FI72580B; US4503626A; DE3140425C2; FI823406A0; GB2162924B; FI72580C; CA1182316A; GB2109897A; GB2109897B; FI823406L; JPH0380918B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Vorrichtungen erfolgt die Bearbeitung des Bahnmaterials, das z.B. Kunststoff, ein Vliesstoff oder - und das in erster Linie - Papier sein kann, je nach dem, was mit dem Bahnmaterial geschieht, unter Beheizung oder Kühlung. Zu diesem Zweck wird der Wärmeträger durch den Ringspalt zwischen dem Verdrängerkörper und dem Walzenmantel hindurchgeführt. Durch Regelung der Wärmeträgermenge oder der Wärmeträgertemperatur oder von beidem lassen sich die gewünschten Wärmeübertragungsverhältnisse zwischen dem Bagnmaterial und der Walzenoberfläche erreichen. Meist wird mittels der Walze nicht nur eine Temperaturbehandlung, sondern auch eine mechanische Behandlung, wie z.B. eine Preßbehandlung durchgeführt. Unabhängig davon, ob letzteres auch erfolgt oder nicht, ist es in allen Fällen wesentlich, daß die Walze über ihrer ganzen Länge auch einen konstanten Durchmesser hat. Das gilt auch dann, wenn die Walze wegen großer Länge, die vielfach zwischen 5 und 10 Metern liegt, sich durchbiegt und abgestützt oder sonstwie kompensiert ist. Wenn nun eine derartige Hohlwalze ständig von zu beheizendem oder zu kühlendem Bahnmaterial auch nur auf einem geringen Teil ihres ümfangs um-

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laufen wird, ist der Wärmeübergang zwischen Bahnmaterial und Walzenoberfläche anders als an den nicht von Bahnmaterial bedeckten Endteilen der Walze, wo der Wärmeübergang zwischen Umgebungsluft und Walzenoberfläche erfolgt. Dementsprechend ist die Temperatur der Walze über deren Länge nicht konstant. Dies führt wiederum dazu, daß aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Walzendurchmesser in den Endbereichen anders ist als in dem mit dem Bahnmaterial in Berührung kommenden Teil. (Das führt z.B. bei beheizten Walzen zum Kalandrieren von Papier dazu, daß der Rand der Papierbahn dünner wird als der mittlere Bereich. Das ist höchst unerwünscht.) Die Erfindung will diese Schwierigkeit bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beseitigen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 28 14 244, der GB-PS .1 080 795, der GB-PS 1 819 808, der GB-PS 3 374 459 oder der US-PS 2 531 988 bekannt.

Die Erfindung löst insbesondere die Aufgabe, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß Abweichungen des Durchmessers der Walzenendbereiche gegenüber dem Walzenmittelbereich infolge stärkerer Wärmeentnahme (bei beheizten Walzen) bzw. stärker Aufheizung (bei gekühlten Walzen) im Walzenmittelbereich vollständig oder zum Teil kompensiert, aber gegebenenfalls auch überkompensiert werden können. Die Durchmesserbeein-

beeinflussung durch die Erfindung ist natürlich begrenzt. Sie beschränkt sich bei Stahl- und Gußeisen- ' walzen - bei den Maschinen gemäß der Erfindung sind die Walzen in der Regel aus Stahl oder Gußeisen, insbesondere aus Hartguß - auf einige Promille. Dies reicht jedoch völlig aus, da es normalerweise gerade auf die Kompensation von Ausdehnungen in dieser Größenordnung ankommt.

Die dargelegte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch diese Ausbildung wird bei einer von innen beheizten Walze, bei welcher im mittleren Bereich von außen mehr Wärme abgenommen wird als an den Endbereichen, weil dieser mittlere Bereich von aufgeheizt werdendem Bahnmaterial umlaufen wird, dennoch die Walzenmanteltemperatur nicht niedriger als an den Endbereichen, da die Beheizung an den Endbereichen gedrosselt wird. Das bewirkt wieder, daß eine thermisch größere Ausdehnung der Endbereiche als des mittleren Bereiches vermieden wird. Der Walzendurchmesser bleibt konstant. Der Spalt zwischen der Walze und einer Gegenwalze, die aus gleichem oder weicherem oder härterem Material besteht, kann auf seiner ganzen Länge ebenfalls konstant gehalten werden.

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Der Wärmedämmkörper kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Ring aus Wärmedämm-Material sein. Als Material kommen hier beispielsweise Kunststoffe wie Polytetrafluoräthylen oder Gummi in Frage. Unter Umständen kann jedoch auch ein Metallring vorgesehen sein» In diesem Falle muß der Metallring natürlich aus einer Legierung von nur geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen» Der feste Ringkörper kann beispielsweise auch als Hohlring aus Blech ausgebildet sein, der dann im Inneren Luft enthält» Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Wärmedämmkörper ein mit Wärmeträgerflüssigkeit gefüllter Hohlkörper ist. In diesem Falle muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß kein Wärmeträger flüssigkeit saustausch mit der beheizenden oder kühlenden Wärmeträgerflüssigkeit erfolgt oder daß ein solcher Austausch nur in ausreichend geringem Umfang stattfindet. Der Wärmedämmkörper muß dabei kein in sich geschlossener Hohlkörper, z«B_o aus Blech sein.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung, bei j

welcher der Mantel des Verdrängerkörpers an den Walzenman- :

tel tragende Flansche der Lagerzapfen anstößt und der Wärmeträger jeweils in einem Zwischenraum zwischen der

Stirnwand des Verdrängerkörpers und dem Flansch aus dem j

Zapfen durch Unterbrechungen des Mantels des Verdränger- .· j

körpers in den Ringspalt bzw. entgegengesetzt strömt, ist . \

der Wärmedämmkörper mittels der flanschseitigen Endbereiche des Verdrängerkörpermantels und eines den entsprechenden Endbereich des Ringspalts absperrenden Ringes gebildet bzw. gehalten. Im einfachsten Falle, bei dem auf genaue Fertigung in Bezug auf die Abdichtung hierbei kein großer Wert gelegt werden muß, wird der Wärmedämmkörper von der Wärmeträgerflüssigkeit, also z.B. von Wasser gebildet, das sich in dem Totraum zwischen Verdrangerkörpermantel, Flansch, Walzenmantel und Ring ansammelt. Dieser Raum kannaber auch mit einem festen Isolierkörper, z. B. aus PTFE oder Gummi oder einem anderen die hier auftretenden Temperaturen, die z. B. in der Größenordnung von 100 ° liegen können, aushaltenden ausreichend wärmedämmenden Material bestehen. So könnte der normalerweise ringförmige Wärmedämmkörper z. B. auch aus einer Vielzahl von Windungen eines luftgefüllten Metallrohres bestehen, die den sonst z. B. mit Wasser gefüllten oder von einem festen Isoliermaterial ausgefüllten Raum ausfüllen.

Es ist aber ebenso möglich, einen festen Wärmedämmkörper beispielsweise einfach in das entsprechende Ende des Walzenmantels vor dem Festschrauben des den Walzenzapfen tragenden Flansches in den Walzenmantel beispielsweise einzuschrumpfen oder einzukleben. Beim Einschrumpfen eines Kunststoffringes muß darauf geachtet werden, daß er auch bei der Betriebstemperatur noch genügend fest sitzt.

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7 Bestehen Bedenken in dieser Hinsicht, genügt eine leichte Arretierung in Axialrichtung, beispielsweise durch eine entsprechende normal zur Walzenachse oder schräg zu dieser verlaufenden Schulter oder Kegelfläche.

Bestehen Bedenken,, daß der den Endbereich der Walze von innen dämmende Wärmedämmkörper nicht ausreicht, weil durch den Zapfen und den den Walzenmantel tragenden Flansch aus der den Zapfen in der Regel zentral durchsetzende Wärmeträger Ie itung immer noch zuviel Wärme in den Stirnseitenbereich des Walzenmantels strömt, so kann man gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die WärmeträgerIeitung in den Zapfen gegen letztere wärmedämmen. Wenn auch diese Maßnahme vorteilhaft in Verbindung mit den oben dargelegten Maßnahmen gemäß der Erfindung getroffen wird, so. kann sie auch unabhänging von den oben dargelegten Maßnahmen gemäß der Erfindung angewendet werden. In manchen Fällen kann bereits eine derartige Dämmung ausreichen, um die Endbereiche der Walze gegen übermäßige Wärmedehnung bzw. bei kühlmitteldurchströmten Walzen gegen übermäßige Wärmeschrumpfung zu schützen»

Bevorzugt ist die Dämmung der Wärmeträgerleitung in den Zapfen gegen letztere jeweils von einem die Leitung umgebenden Ringspalt gebildet. Dieser Ringspalt kann mit

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Luft gefüllt sein- Er kann auch mit Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt sein. Er kann aber auch mit einem festen Wärmedämmstoff ausgefüllt sein. Wird ein fester Wärmedämmstoff gewählt, so kann mit ihm die Leitung auch innen ausgekleidet sein.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß die inneren Stirnflächen der Flanschen gegen das Walzeninnere thermisch gedämmt werden. Auf diese Weise wird der Wärmestrom vom Wärmeträger in den Flansch und aus dem Flansch in den Walzenmantel weiter verringert. Wenn auch diese Maßnahme meist in Verbindung mit der Wärmedämmung der Walzenmantelinnenseite an den Walzenmantelenden und der Wärmedämmung der Wärmeträgerleitung im Inneren der Zapfen gemeinsam getroffen wird, kann sie auch ohne die beiden letztgenannten Maßnahmen angewandt werden und in manchen Fällen schon allein zum ausreichenden Erfolg führen.

Wie weit die drei Maßnahmen jeweils für sich allein oder in Verbindung mit einer oder mit beiden anderen Maßnahmen cptroffen werden müssen, hängt unter anderem jeweils davon ab, wie groß der zu kompensierende Unterschied zwischen dem Walzenaußendurchmesser an den Endhereichen und dem mittleren vom Bahnmaterial umlaufenen Walzenbereich ist, also wie groß der Temperaturunterschied zwischen dem mittleren Bereich und den Endbereichen der Walze ist.

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Auch die Wärmedämmung an der den Walzeninneren zugewandten Stirnfläche des Flansches kann von einem Ringspalt gebildet sein, der mit Luft oder mit Wärmeträger gefüllt sein kann. Die Wärmedämmung kann jedoch auch ein fester wärmedämmender Körper sein, der auf der entsprechenden Flanschstirnseite aufliegt»

Ebenfalls in Verbindung mit den zuvor besprochenen Wärmedämm-Maßnahmen, aber auch unabhängig von diesen kann bei einer Vorrichtung nach dem Obergriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 4 die an den Enden der Walze gewünschte Verringerung ( bzw. bei von innen gekühlten Walzen Erhöhung ) der Temperatur dadurch beitfirkt werden, daß die Unterbrechungen des Mantels des Verdrängerkörpers nahe der Stirnwand des letzteren und in erheblichen Abstand von dieser gegenüberliegenden Flansch angeordnet werden. Auf diese Weise entsteht nämlich im flanschseitigen Bereich des trommeiförmigen Hohlraumes,durch den die Wärmeträerf lüssigkeit von dem Ztiführungskanal im Zapfen in den den Verdrängerkörper umgebenden Ringspalt strömt, ein Totraum, in dem nicht oder nur wenig umgewälzte Wärmeträgerflüssigkeit das Walzenende gegen unerwünschte Aufheizung bzw. Abkühlung dämmt.

Schließlich kann man auch im Sinne der Erfindung" zwischen dem Flansch und dem Walzenmantel im Verbindüngsbereich
eine Wärmedämmschicht anordnen, die beispielsweise aus
einer Eisenlegierung geringer Wärmeleitfähigkeit besteht. Mit anderen Worten, hier wird eine Zwischenlagscheibe aus einer entsprechenden Legierung eingesetzt. Auch diese Maßnahme kann sowohl in Verbindung mit den oben erwähnten
Maßnahmen als auch ohne diese für sich alleine getroffen
werden. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn der zentrierende Bereich des Flansches, der von innen am Walzenmantel anliegt, außen mit einem Mantel aus einem genügend festen Metall geringer Wärmeleitfähigkeit umgeben ist. Diese·> Maßnahme wird insbesondere zweckmäßig in Verbindung mit oder an Stelle von einer Auskleidung des Wärmeträgerkanals im Zapfen und einer Beschichtung der walzeninnenseitigen Flanschstirnseite mit Isoliermaterial zweckmäßig sein.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispxele näher erläutert.

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Fig- 1 zeigt einen Axialschnitt durch das Ende einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Hartgußwalze.

Fig_o 2 zeigt in gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab einen Teil derselben und zwar den Anschluß des Walzenmantels an den diesen tragenden Flansch sowie den dort verstellbar angebrachten Wärmedämmring im Axialschnitt.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Axialschnitt, wobei nur die Hälfte eines Endes der Walze dargestellt ish.

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3 eine 3. Ausfuhrungsform.

Figο5 und zeigen in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3 Fig»6 oder 4 zwei weitere Ausführungsformen.

Die in Fig.1 gezeigte Kalanderwalze besitzt im wesentlichen einen aus Hartguß bestehenden Walzenmantel 1, an beiden Enden dieses Mantel sitzende und mit Hilfe von einstückig mit ihnen ausgebildeten Flanschen 2 den Walzenmantel 1 tragende Zapfen 3 sowie einen den Hohlraum zwischen den Flanschen 2

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und dem Walzenmantel 1 bis auf einen schmalen Ringspalt 5 ausfüllenden Verdrängungskörper 4, der an seinen beiden Enden zwischen den Flanschen 2 und seiner Stirnwand 7 jeweils einen etwa trommeiförmigen Strömungsraum 6 frei läßt.

Wie bei'allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist auch bei der Konstruktion nach Fig. 1 der Flansch 2 in üblicher Weise gegen die . entsprechende Stirnwand des Walzenmantels 1 geschraubt und in einer Ausdrehung am Ende des Letzteren mit einem entsprechenden Vorsprung zentriert.

Der Verdrängungskörper 4 besteht.aus einem am Walzenmantel 1 gemessen dünnen Blechzylinder 8, der mit seinen beiden Enden wie aus der Zeichnung ersichtlich an einem entsprechenden Vorsprung des Flansches 2 zentriert ist. In Axialrichtung stößt der Mantel 8 des Verdrängerkörpers mit dem in der Praxis erforderlichen Spiel gegen die Stirnflächen des Flansches 2 an. Der Mantel 8 ist mit zwei runden, die Stirnwände des Verdrängerkörpers bildenden Blechscheiben 7 verschweißt. Die Blechscheiben 7 haben von der in Fig. 1 linken Stirnfläche des Flansches 2 einen solchen Abstand, daß sie zwischen sich und dieser Stirnfläche den erwähnten trommeiförmigen Strömungsraum 6 frei lassen. In der Zeichnung ist durch einen oberen Pfeil die Einströmung der Wärmeträgerflüssigkeit - meist Wasser - gezeigt, während der untere Pfeil den Strömungsverlauf am anderen Wal-

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zenende zeigt, wo die Strömung die Walze wieder verläßt. Damit die Strömung aus einem zentral den Zapfen 3 durchsetzenden Kanal 9 durch den Strömungsraum 6 in den Ring*- spalt zwischen den Verdrängungskörper 4 und den Walzenmantel 1 strömen kann, sind, in dem die Stirnwand 4 überragenden Teil des Walzenmantels 8 Fenster 10 ausgespart, durch welche die Wärmeträgerflüssigkeit fließt. Am anderen Ende ist die Kostruktion analog.

Die Breite der mit der Walze gemäß Fig. 1 zu behandelnden Bahn, beispielsweise einer Papierbahn, ist oben in Fig. 1 angedeutet und mit "Bahnbreite" bezeichnet. Wenn im Betrieb bei beheizter Walze eine fortlaufende Kühlung des Walzenumfangs im Bereich der Bahnbreite durch die behandelte Bahn erfolgt, bleibt der rechts von der Bahnbreite in Fig. 1 und am nicht gezeigten Walzenende links von der Bahnbreite liegende Walzenendbereich ungekühlt, so daß er sich stärker aufheizt und damit im Durchmesser wächst. Um dem entgegenzuwirken, sind zum einen die Fenster 10 in den überstehenden Bereichen des Verdrängungskörpermantels 8 axial im Abstand von der Stirnfläche 11 des Flansches 2 angebracht. Ferner ist im Bereich zwischen der Innenoberfläche des Walzenmantels 1 und der Außenoberfläche des Mantels 8 des Verdrängungskörpers zwischen den Fenstern 10 einerseits und der Stirnfläche 11 andererseits ein Wärmedämmring 13 vorgesehen. Dieser Wärmedämmring 13 hat die Form eines Zylinderrings. Er füllt den Spalt zwischen der Innenoberfläche des Walzenmantels 1 und der an diesem Be-

reich entsprechend überdrehten Außenoberfläche des Mantels 8 wenigstens angenähert aus. Seine axiale Erstreckung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa gleich zwei Dritteln des am gezeigten Walzenende die Bahnbreite überragenden Teils des Walzenmantels. Dieser Wärmedämmring 13 besteht beispielsweise aus einem ausreichend wärme- und wasserfesten Kunststoff wie PoIytetrafluoräthylen, der auch genügend wärmedämmend ist. Stattdessen kann auch ein anderer Kunststoff verwendet werden, der mit PTFE überzogen ist. Wesentlich ist in Bezug auf die Materialauswahl, daß dieses die erforderlichen thermischen Belastungen aushält und darüber hinaus eine weitaus geringere Wärmeleitfähigkeit als der Hartguß des Walzenmantels aufweist. Um den durch den Wärmedämmring 13 gebremsten Wärmeübergang von der Warmeträgerflüssigkeit in die Enden &_es Hartgußmantels 1 verändern zu können, ist der Wärmedämmring 13 in dan Spalt 15 axial verschiebbar gelagert. Um ihn verschieben zu können, sind mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Stellschrauben 16 vorgesehen, die im Flansch 2 drehbar, aber gegen axiale Verschiebung beispielsweise mittels Sprengringen 17 gesichert gelagert sind. Gegen den Austritt von Flüssigkeiten durch die Bohrung für die Schäfte der Stellschrauben 16 ist jeweils ein entsprechender Dichtungsring 19 vorgesehen. Die Stellschrauben 16 besitzen zylindrische Köpfe mit Innensechskant und sind in entsprechende Gewindebohrungen des Wärmedämmrings eingeschraubt.

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Werden nun die Schrauben 17 gedreht, so wird hierdurch der Wärmedämmring 13 verschoben. In seiner in Fig. 1 oder 2 äußersten rechten Lage übt er die geringste- Wärmedämmwirkung aus. Wird er nach links verschoben, so erhöht sich die Wärmedämmwirkung, da der durch den Ring abgedekcte Teil der Walzenmantelinnenfläche nach links vergrößert wird, während der Hohlraum der in Fig. 1 und 2 rechts vom Wärmedämmring 13 ist, ebenfalls vergrößert wird und dort dadurch weitgehend ebenfalls eine Wärmedämmwirkung ausübt. Diese Wärmedämmwirkung ist weitgehend unabhängig davon, ob sich der Hohlraum mit Wärmetragerflüssigkcit füllt oder nicht, da die dort stehende Wärmeträgerflüssigkeit eine erheblich schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Metall der umgebenden Teile.

Wie insbesondere aus Fig. 1 leicht erkennbar besteht die Möglichkeit, daß ein erheblicher Wärmetransport aus dem Kanal 9 und dem trommeiförmigen Strömungsraum 6 durch die entsprechenden Oberflächen des Zapfen 3 und des Flansches 2 in den Flansch und von diesem in den Walzenmantel 1 erfolgt. Um dem entgegenzuwirken, ist bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die dem Strömungsfaum 6 zugekehrte Oberfläche 11 des Flansches 2 mit einer Platte 18 aus Wärmedämmstoff, beispielsweise einem entsprechenden Kunststoff, belegt. Die Platte 18. kann beispielsweise fest-

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geschraubt oder festgeklebt sein. Auf diese Weise ist der Wärmestrom vom Raum 6 in den Flansch weitgehend gebremst. Im gleichen Sinne wirkt die aus Fig. 1 ersichtliche Auskleidung des Strömungskanals 9 durch eine Hülse 20 aus wärmeisolierendem Kunststoff, die in eine entsprechende Ausdrehung des Zapfens 3 im Bereich des Flansches 2 eingeschoben ist und dort beispielsweise mittels eines Stiftes gegen axiales Verschieben gesichert ist.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf diese Weise der Endbereich, des Hartgußmahtels 1, die der Strömung zugekehrte Stirnfläche des Flansches 2 und das Innere des Strömungskanals 9 im Bereich des Flansches 2 jeweils von einem Wärmedämmschicht abgedeckt, so daß der Wärmeströmung von der Wärmeträgerflüssigkeit in dem Bereich außerhalb des von der Bahn bedeckten Mittelbereiches des Mantels 1 ein sehr hoher Widerstand entgegenwirkt. Je nach Bedarf kann auch das eine oder andere der gezeigten Warmedämmmittel weggelassen werden, wenn die bei der Konstruktion nach Fig. 1 vorhandene Wärmewirkung zu groß wird.

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Bei der in Fig. 3 gezeigten Walzenkonstruktion ist der Aufbau der Walze selbst und des Verdrängerkörpers im wesentlichen der gleiche wie bei der Konstruktion gemäß Fig. 1 und 2. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung von Fig. 1 gilt daher sinngemäß insoweit auch für Fig. 3. Im Gegensatz zur Konstrktion nach Fig. 1 ist bei der Konstruktion gemäß Fig 3 jedoch nur ein Wärmedämmkörper vorgesehen. Dieser besteht im wesentlichen aus der den Totraum 20 zwischen den Walzenmantel 1, der linken Stirnseite des Flansches 2, dem Außenumfang des VerdrangerkörpermanteIs 8 und einem Absperring 21 befindlichen Wärmeträgerflüssigkeit. Der Ring 21 ist beispielsweise ein auf den Mantel 8 im Bereich der dem Zapfen 3 naheliegenden Ränder der Fenster 10 aufgeschweißter Stahlring. Es kann aber auch ein Ring aus Isoliermaterial wie z.B. einem entsprechenden Kunststoff oder temperaturbeständigen Gummi hier vorgesehen sein. Der Ring muß dabei nicht notwendig zwischen der Außenfläche des Walzenmantels 1 dichten. Eine geringe Zirkulation an de« Wärmeträgerflüssigkeit zwischen dem Wärmeträgerstrom und der Wärmeträgermenge im Totraum 20 spielt hier praktisch kaum eine Rolle.

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Ein Vergleich der Konstruktion nach Fig. 3 und Fig. 1 zeigt, daß bei der Konstruktion gemäß Fig. 3 eine weitaus geringere Wärmedämmung angestrebt und erreicht wird als bei der Konstruktion gemäß Fig. 1. Man wird eine solche Konstruktion, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, in erster Linie dann wählen, wenn bei beheizter Walze der Wärmeverlust der Walzenoberfläche durch Strahlung und Konvektion in dem nicht vom Bahnmaterial umlaufende Endbereich der Walze nicht wesentlich geringer ist als der Wärmeverlust durch Strahlung, Konvektion und vom Bahnmaterial aufgenommener Wärme im vom Bahnmaterial umlaufenen Walzenbereich.

Das Bahnmaterial ist in Fig. 3 bei 22 gezeigt.

Bei allen bisher beschriebenen Konstruktionen ist der Verdrängerkörper 4 innerhalb des Walzenmantels in Radialrichtung in bekannter Waise durch aufgeschweißte.·sich axial erstreckende Flossen.gestützt. Eine derartige Flosse ist in Fig. 3 bei 23 gezeigt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Konstruktion entsprechen der ' Walzenmantel 1, der Flansch 2, der Zapfen 3 und der Verdrängerkörper 4 im wesentlichen den bisher beschriebenen Konstruktionen. Die Wärmedämmung des Walzenendbereiches gegen den trommeiförmigen Stömungsraum 6 ist hier ähnlich wie bei .Fig. 3 bewirkt. Auch hier ist ein mit Wärmeflüssig-

keit sich füllender Totraum 20 vorgesehen, der gegen den Strömungsraum durch einen Ring 21 abgesperrt ist. Sowohl hier als auch bei der Konstruktion nach Fig. 3 kann der Raum 20 auch mit anderem Material, beispielsweise einem Schüttisoliermaterial, gefüllt sein, welches den Wärmeübergang dort noch weiter verringert.

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Konstruktionen ist bei der Walze gemäß Fig. 4 der Strömungskanal 9 durch einen Luftspalt 30 thermisch gegen den Zapfen 3 gedämmt. Der Luftspalt 30 muß sich dabei nicht über die ganze Länge des Zapfens erstrecken. Es genügt, wenn die dem Flansch nahen Bereiche des Zapfens 3 durch einen derartigen Luftspalt gedämmt sind. Die dem Strömungsraum 6 zugewandte Stirnwand des Flansches 2 ist hier ebenfalls durch einen Luftspalt 31 gedämmt. Der Luftspalt wird zum Strömungsraum 6 hin durch eine Platte 32 beispielsweise aus Stahl abgedeckt. Diese Platte kann mit einem Einsatzrohr 33 verschweißt sein, welche die dem Kanal 9 zugekehrte Wand des Luftspalts 30 bildet. Man erkennt, daß bei dieser Konstruktion ebenfalls eine sehr weitgehende Wärmedämmung von Zapfen und Flansch gegen die Wärmeträgerflüssigkeit erreicht ist. Dadurch wird auch hier ein Wärmestrom aus dem Flansch in den Hartguß-

mantel 1 sehr stark verringert. Der Ringspalt 30 und der· Spalt 31 müssen nicht mit Luft gefüllt sein. Sie können auch mit einer Flüssigkeit gefülltsein, welche thermisch isoliert. Vielfach wird hier bereits eine Füllung mit der Wärmeträgerflüssigkeit ausreichen. Um jedoch eine Füllung mit beliebigem Material zu ermöglichen, ist an den Spalt 31, der mit dem Ringspalt 30 in Verbindung steht, eine Bohrung 35 angeschlossen, durch welche entsprechendes Flüssigkeitsmaterial zu- bzw. abgeführt werden kann. Die Bohrung ist dann beispielsweise durch einen Stopfen bei 36 verschlossen.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ist in der nur schematischen Darstellung der Fig. 5 gezeigt. Man erkennt . hier den Walzenmantel 1, den diesen tragenden Flansch 2 des Zapfens 3 sowie einen zylindrischen geschweißten Verdrängungskörper 40, der die Form eines Hohlzylinders aus Stahlblech hat. In Umfangsrichtung ist der Verdrängungskörper 40 mittels Blechflossen 41, die auf ihn aufgeschweißt sind, gegen die Innenwandung des Walzenmantels 1 zentriert. In Axialrichtung dienen Distanzstäbe 42 zur Fixierung. Die Distanzstäbe 42 sind gegen den Flansch 2 an jedem Ende der Walze abgestützt. Die Flüssigkeitsströmung erfolgt auch hier durch den Zentralkanal 9 im Zapfen 3, den trommeiförmigen Hohlraum 6 zwischen dem Flansch 2 und der entsprechenden Stirnwand

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des Verdrängungskörpers 4 und den Ringspalt 5 zwischen dem Verdrängungskörper und dem Walzenmantel 1. Erfindungsgemäß ist hier die Wärmeisolierung durch einen zweckmässig unter Vorspannung in das Ende des Walzenmantels 1 eingeschobenen Ring 44 aus Wärmedämmstoff bewirkt. Der Ring hat die einfache Form eines Zylinderrings. Er besteht beispielsweise aus wärmefestem Gummi, der in den. Walzenmantel eingeklebt ist. Ist der Ring eingeklebt, so kann auch auf

die Vorspannung verzichtet werden. Besteht der Ring jedoch aus einem starren Kunststoff, so kann auf das Einkleben verzichtet werden und der Ring durch Vorspannung gehalten werden. Der Ring kann auch beispielsweise durch entsprechende Vorsprünge, die sich auf die Stirnwand .des Verdrängungskörpers abstützen, in Axialrichtung fixiert sein.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Konstruktion entsprechen der Walzenmantel 1, der Flansch 2 und der Zapfen 3 den bisher erläuterten Ausbildungen. Der Verdrängungskörper 50 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Verdrängungskörper 4 der Konstruktion gemäß Fig. 1 bis 4. Er unterscheidet sich von dem Verdrängungskörper 4 der letztgenannten Konstruktionen nur dadurch, daß die Fenster 10, dprch welche die Strömung aus dem trommeiförmigen Strömungsraum 6 in den Ringspalt 5 verläuft, weiter vom Flansch 2 weg und nahe an die entsprechende Stirnwand des Verdrän-

gungskörpers 50 herangeschoben sind. Dadurch bildet sich zwischen dem Flansch 2 und dem flanschseitigen überstand des Verdrängungskörpermantels ein toter Bereich 51, in dem die Wärmeträgerflüssigkeit nicht fortlaufend durch neu zuströmende Wärmeträgerflüssigkeit ersetzt wird. Dadurch wird die Wärmeträger flüssigkeit in diesem Bereich ebenr:. so wie in dem nur mangelhaft dem Wärmeträger austauschtausch zugänglichen Raum 52 als Isolierung für den äußeren- Rand des Walzenmantels. Diese Isolierwirkung kann noch, dadurch erhöht "-.werden, daß ein in Fig. 6 Strichpunktiert angedeuteter .Blechring 54 vorgesehen ist, der den Flüssigkeitsaustausch im Raum 51 mit der strömenden Wärmeträgerflüssigkeit weiter erheblich reduziert. Im gleichen Sinne kann der Raum 52- zu dem links von ihm befindlichen Bereich des Ringspalts 50 zusätzlich abgesperrt werden, ftann erkennt aus den obigen Beispielen, daß nicht nur die verschiedenen gezeigten Möglichkeiten bestehen. Es lassen sich auch die verschiedenen gezeigten Iso--. liermaßnahmen miteinander kombinieren. So läßt sich beispielsweise die Ausbildung gemäß Fig. 6 mit einer Ausbildung nach den anderen Beispielen kombinieren. Bei der Konstruktion gemäß Fig. 5 läßt sich beispielsweise auch die Wärmedämmung 11 und 20 gemäß Fig. 1 vorsehen und was dergleichen mehr ist.

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Bei allen gezeigten Beispielen ist das linke nicht gezeigte Walzenende ebenso ausgebildet wie das jeweils gezeigte rechte Walzenende.

Ende der Beschreibung

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Claims

I BERG · STAPF ■ SCHWABE ·; SjAN]DMA3R ..'>-"· ~- PATENTANWÄLTE * MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 Anwaltsakte: 31 861 12. Oktober 1981 Schwäbische Hüttenwerke GmbH 7923 Königsbronn Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten von Bahnmaterial Patentansprüche:

1. Vorrichten zum Erzeugen und/oder Bearbeiten von . Bahnmaterial,z.B. Papiermaschine oder Beschichtungsmaschine mit einer in ihrem mittleren Bereich vom Bahnmaterial umlaufenen Hohlwalze, welche zwei Lager-

(089) 98 82 72 - 74 Telex: 05 24 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (3LZ 700 202 70)

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zapfen aufweist, von denen wenigstens der eine zu- und/oder Abführleitungen für einen flüssigen Wärmeträger, wie z.B. Wasser oder Thermoöl, enthält, wobei innerhalb der Walze konzentrisch ein sich über den Großteil der Walzenlänge erstreckender Verdrängerkörper vorgesehen ist, der zwische sich und dem Walzenmantel einen Ringspalt zum Durchleiten des Wärmeträgers aus der Zuführleitung freiläßt, in welchem gegebenenfalls Leitelemente für den Wärmeträger und/oder Stützelemente für den Verdrängerkörper angeordnet sien können, wobei ferner Durchsatz und/oder Temperatur des durch die Zufürhleitung zuführbaren Wärmeträgers steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß den vom Bahnmaterial· nicht umlaufenen Endbereichen des Walzenmantels (1) auf dessen Innenseite jeweils ein den Wärmestrom vom Wärmeträger in den Walzenmantel (1) verringernder Wärmedämmkörper (13, 20, 44, 51, 52) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmkörper ein Ring (13, 44) aus Wärmedämm-Material ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmedämmkörper ein mit Wärmeträgerflüssigkeit gefüllter Hohlkörper

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(51, 52, 20) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Mantel des Verdrängerkörpers an den Walzenmantel tragende Plansche der Lagerzapfen anstößt und der Wärmeträger jeweils aus dem Zapfen in einen Zwischenraum zwischen der Stirnwand des Verdrängerkörpers und dem Flansch und durch Unterbrechungen des Mantels des Verdrängerkörpers in den Ringspalt bzw. entgegengesetzt strömt, dadurch gekenn ze ichnet , daß der Wärmedämmkörper (13, 20) mittels der flanchartigen Endbereiche des Verdrängerkörpermantels (8, 50) und eines den entsprechenden Endbereich des Ringspalts absperrenden Ringes (21) gebildet bzw. gehalten ist. .

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage des Wärmedämmkörpers (13) einstellbar ist.

6. Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten von Bahnmaterial, z.B. Papiermaschine oder Beschichtungsmaschine, mit einer in ihrem mittleren Be-

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reich vom Bahnmaterial umlaufenen Hohlwalze, welche zwei Lagerzapfen aufweist, von denen wenigstens der eine Zu- oder Abführleitungen für einen flüssigen Wärmeträger, wie z.B. Wasser oder Thermoöl, enthält, wobei innerhalb der Walze konzentrisch ein sich über den Großteil der Walzenlänge erstreckender Verdrängerkörper vorgesehen ist, der zwischen sich und dem Walzenmantel einen Ringspalt zum Durchleiten.des Wärmeträgers aus der Zufürhleitung freiläßt, in welchem gegebenenfalls Leitelemente für den Verdrängerkörper angeordnet sein können, wobei ferner Durchsatz und/oder Temperatur des durch die Zuführleitung zuführbaren Wärmeträgers steuerbar sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerleitung (9) in den Zapfen (3) gegen letztere thermisch gedämmt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmung von einem die Leitung umgebenden Ringspalt (30) gebildet ist.

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8. Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten von Bahnmaterial, z.B. Papiermaschine oder Beschichtungsmaschine, mit einer in ihrem mittleren Bereich vom Bahnmaterial umlaufenen Hohlwalze, welche zwei Lagerzapfen aufweist, von denen wenigstens der eine Zu- und/oder Abführleitungen für einen flüssigen Wärmeträger, wie z.B. Wasser oder Thermoöl, enthält, wobei innerhalb der Walze konzentrisch ein sich über den Großteil der Walzenlänge erstreckender Verdrängerkörper vorgesehen ist, der zwischen sich und dem Walzenmantel einen Ringspalt zum Durchleiten des Wärmeträgers aus der Zufürhleitung freiläßt, in welchem gegebenenfalls Leitelemente für den Wärmeträger und/ oder Stützelemente für den Verdrängerkörper angeordnet sein können, wobei ferner Durchsatz und/oder Temperatur des durch Zuführleitung zuführbaren Wärmeträgers steuerbar sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d adurch gekennzeichnet , daß die inneren Stirnflächen der Flanschen (2) gegen das Walzeninnere thermisch gedämmt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Dämmung von einem Ringspalt (31) oder einer Dämmplatte (11) gebildet ist.

10. Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten von Bahnmaterial, z.B. Papiermaschine oder Beschichtungsmaschine, mit einer in ihrem mittleren Bereich vom Bahnmaterial umlaufenen Hohlwalze, welche zwei Lagerzapfen aufweist, von denen wenigstens der eine Zu- und/oder Abführleitungen für einen flüssigen Wärmeträger, wie z.B. Wässer oder Thermoöl, enthält, wobei innerhalb der Walze konzentrisch ein sich über den Großteil der Walzerilänge erstreckender Verdrängerkörper vorgesehen ist, der zwischen sich und dem Walzenmantel einen Ringspalt zum Durchlebten des Wärmeträgers aus der Zuführleitung freiläßt, in welchem gegebenenfalls Leitelemente für den Wärmeträger und/oder Stützelemente für den Verdrängerkörper angeordner sein können, wobei ferner Durchsatz und/oder Temperatur des durch Zuführleitung zuführbaren Wärmeträgers steuerbar sind, und wobei schließlich der Mantel des Verdrängerkörpers an den Walzenmantel tragende Flansche der Lagerzapfen anstößt und der Wärmeträger jeweils aus dem Zapfen in einen Zwischenraum zwischen der Stirnwand des Verdrängerkörpers und dem Flansch und durch Unter-

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brechungen des Mantels des Verdrängerkörpers in den Ringspalt bzw. entgegengesetzt strömt/ insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungen (10) des Mantels des Verdrängungskörpers (50) nahe dessen Stirnwand und in erheblichem Abstand von dieser gegenüberliegenden Flansch (2) angeordnet sind.