DE3716223C2

DE3716223C2 -

Info

Publication number: DE3716223C2
Application number: DE3716223A
Authority: DE
Inventors: Hans-Friedrich Neuhoeffer; Erich 7923 Koenigsbronn De Vomhoff
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Shw Casting Technologies 73433 Aalen De GmbH
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1991-10-24
Also published as: FI88632C; FI881548A; DE3861039D1; FI881548A0; EP0285081B1; EP0285081A2; US4920623A; DE3716223A1; FI88632B; EP0285081A3

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche Walze geht aus der EP-OS 01 58 220 hervor und weist einen Walzenkörper, periphere Bohrungen in dem Walzenkörper für den Durchfluß eines fluiden Wärmeträgers, einen Flanschzapfen für jedes Ende des Walzenkörpers, einen an dem Flanschzapfen stirnseitig innerhalb des Mantelbereichs des Walzenkörpers abgesetzten Ansatz, der in eine entsprechende Ausnehmung des Walzenkörpers eingreift, weiterhin Zu- bzw. Abführleitungen für den fluiden Wärmeträger in mindestens einem Flanschzapfen sowie Aussparungen für die Verteilung des fluiden Wärmeträgers von den Zuführleitungen auf die peripheren Bohrungen und von den peripheren Bohrungen auf die Abführleitungen auf.

Dabei geht von den die Aussparungen begrenzenden Bereichen der Stirnflächen eine Schar entlang von Mantellinien eines Kegelstumpfes divergierenden Bohrungen aus, die jeweils in eine der peripheren Bohrungen einmünden; außerhalb dieser Einmündungen sind die peripheren Bohrungen beidseitig durch Verschlußstopfen geschlossen, so daß sich an diesen Verschlußstopfen eine Anströmung des fluiden Wärmeträgers und damit eine Störung der Strömung ergibt, die wiederum zu ungleichmäßigen Wärmeübergängen führt.

Außerdem läßt die Wärmeisolierung zwischen den Walzenkörpern und den Flanschzapfen zu wünschen übrig; denn wie beispielsweise bereits in der DE-OS 35 18 808 erläutert wird, muß die Wärmeausdehnung der Flanschzapfen einerseits und des Walzenkörpers andererseits so angepaßt werden, daß eine gezielte Verformung der beiden Lagerzapfen erreicht und dadurch beispielsweise der sogenannte "Oxbow-Effekt" kompensiert wird. Entsprechendes gilt auch für die Ausführungsform einer solchen beheizbaren Glättwerk- oder Kalanderwalze, bei der die von den Mündungen der peripheren Bohrungen umschlossenen Bereiche der Stirnflächen des Walzenkörpers unter Bildung jeweils eines bis zu den Mündungen der peripheren Bohrungen reichenden Spaltes bzw. einer Aussparung gegen die gegenüberliegenden Grundflächenbereiche der Flanschzapfen zurücktreten; zentrale Zu- und Abführleitungen führen jedoch jeweils bis zu diesen Aussparungen; dadurch soll die Beheizung exakt vorgegebener Mantelbereiche des Walzenkörpers möglich sein.

Ein weiteres Problem bei diesen Glättwerk- oder Kalanderwalzen liegt darin, daß die Stirnfläche des Walzenkörpers zur Ausbildung der Aussparung bearbeitet, beispielsweise ausgefräst oder ausgedreht werden muß. Die so geschaffenen Aussparungen befinden sich dann in einem Bereich des Walzenkörpers, in dem seine Eigenspannungen einen kritischen Wert haben, so daß jeder Eingriff in diesen Bereich des Walzenkörpers zu einer Erhöhung der Bruchgefahr führt. Es ist deshalb eine Vielzahl von Fällen bekannt geworden, bei denen in der üblichen Weise gegossene Walzenkörper, die in der Mitte aus Grauguß und in dem Randbereich aus Weißguß bestehen, bei der Einfräsung solcher Aussparungen in die Stirnflächen des Walzenkörpers reißen und dadurch unbrauchbar werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze der angegebenen Gattung zu schaffen, die insbesondere in ihrem empfindlichen Randbereich in den Stirnflächen des Walzenkörpers sehr stabil ist, so daß auch bei langem Betrieb bei erhöhten Temperaturen der Walzenkörper keine Risse oder gar Brüche zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen zunächst darauf, daß die mechanische, insbesondere spanabhebende Bearbeitung der Stirnflächen des Walzenkörpers sehr gering ist, wobei angestrebt wird, mit Ausnahme der Ausbildung der peripheren Bohrungen gar keine mechanische Bearbeitung vorzunehmen.

So ist es beispielsweise möglich, nur eine kleine, zentrale Aussparung mit einer Schulter zu verwenden, die zusammen mit der zugehörigen winzigen Aussparung in der Stirnfläche des Walzenkörpers zur Führung beim Ein- bzw. Ausbau des Walzenkörpers dient, während der überwiegende Teil der Aussparung sich in der entsprechenden Stirnfläche des Flanschzapfens befindet.

Außerdem müssen aufgrund der radialen Erstreckung der Aussparung bis auf die Höhe der peripheren Bohrungen keine Schrägbohrungen mehr vorgesehen werden, die die Verbindung zwischen der zentralen Aussparung und den peripheren Bohrungen herstellen, wie es aus der EP-OS 01 58 220 bekannt ist.

Gleichzeitig ergibt sich eine sehr gleichmäßige Strömung von dem zentralen Kanal in den bzw. jedem Flanschzapfen über die strömungsgünstige Form der Aussparung zu den peripheren Bohrungen, wie sie mit den bekannten Maßnahmen nicht erreicht werden kann.

Und schließlich läßt sich so auf konstruktiv einfache Weise eine sehr gute Wärmeisolierung erreichen, nämlich durch Isolationshülsen aus einem wärmedämmenden Material, die von der Stirnfläche her in die peripheren Bohrungen gesteckt werden können. Die Längen dieser Isolationshülsen lassen sich auf die jeweils angestrebten Betriebsbedingungen abstimmen; denn durch Auswahl solcher Isolationshülsen in einer bestimmten Länge läßt sich in diesem Bereich ein genau definierter Wärmeübergang zwischen dem Walzenkörper und dem Flanschzapfen erzielen, um beispielsweise den Oxbow-Effekt zu kompensieren.

Außerdem wird durch diese räumliche Ausgestaltung des Übergangsberei ches zwischen Walzenkörper und Flanschzapfen eine sehr gute Wärmeiso lierung in diesem Bereich möglich, indem die Innenflächen der Ausspa rungen mit einem Isolationsmaterial ausgekleidet werden, beispiels weise aus einem wärmeisolierenden Kunststoff; diese Wärmeisolierung kann sich über die gesamte Innenfläche der Zu- und/oder Abführleitungen in den Flanschzapfen und über die Flächen der Aussparung erstrecken.

Selbstverständlich ist zwischen den Anlageflächen von Flanschzapfen einerseits und Walzenkörper andererseits ebenfalls eine Wärmeisolierung vorgesehen, wie es bereits aus der DE-OS 35 18 808 bekannt ist.

Dieses Prinzip kann sowohl bei Mittelwalzen als auch bei Antriebswal zen eingesetzt werden; bei Mittelwalzen stehen beide Flanschzapfen für die Durchführung des fluiden Wärmeträgers zur Verfügung, so daß bei dieser Konstruktion keine zentrale Bohrung im Walzenkörper erforderlich ist; in aller Regel werden jedoch alle Walzenkörper mit einer zentralen Bohrung hergestellt, so daß bei der Verwendung als Mittelwalze die zentrale Bohrung des Walzenkörpers verschlossen werden kann. Zu diesem Zweck wird an der Stirnfläche des Walzenkörpers auf beiden Seiten ein Verteilerkörper angebracht, beispielsweise angeschraubt, der das Eindringen des fluiden Wärmeträgers in die zentrale Bohrung verhindert. Dieser Verteilerteller kann mit strömungsleitenden Schaufeln versehen werden, die zur Umleitung der Strömung von den Zu- und Abführleitungen für den fluiden Träger in mindestens einem Flanschzapfen zu den bzw. aus den peripheren Bohrungen dienen; diese Schaufeln sind so angeordnet, daß sie den einlaufenden Wärmeträger in Umfangsrichtung beschleunigen und den auslaufenden Wärmeträger aus seiner Umfangsgeschwindigkeit abbremsen, um dadurch eine gleichmäßige, wirbelfreie Strömung zu gewährleisten, wie es aus der älteren Patentanmeldung P 35 36 236.7-27 bekannt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Detailschnitt durch den oberen Teil des linken Endes einer Mittelwalze, und

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht der Heizseite einer Antriebswalze.

Fig. 1 zeigt eine allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Mit telwalze, die einen zylindrischen Walzenkörper 12 und an den beiden Seiten jedes Walzenkörpers 12 einen Flanschzapfen 14 aufweist, von de nen nur der linke Flanschzapfen aus der Figur ersichtlich ist. Der Flanschzapfen 14 ist mittels einer Schraube 18 an der Stirnfläche des Walzenkörpers 12 befestigt; zwischen den beiden, aneinanderliegenden Stirnflächen von Flanschzapfen 14 und Walzenkörper 12 ist eine Wärme dämmschicht 20 angeordnet, wie es bereits aus der DE-OS 35 18 808 be kannt ist.

Auf der äußeren Zylinderfläche des Walzenkörpers 12 ist eine zu behan delnde Bahn 16 angedeutet, beispielsweise eine Papierbahn.

Der Walzenkörper 12 weist eine axial verlaufende, zentrale Bohrung 36 sowie mehrere, in gleichen Winkelabständen unter seiner Mantelfläche angeordnete periphere Bohrungen 35 auf. Es können beispielsweise acht oder sechzehn periphere Bohrungen 35 vorgesehen werden, die sich über die gesamte axiale Länge des Walzenkörpers 12 erstrecken.

Die Stirnfläche des Walzenkörpers 12 verläuft weitgehend plan und weist nur eine kleine Schulter 13 beim Übergang von dem zentralen Bereich der Stirnfläche auf die äußere Anlagefläche für den Flanschzapfen auf, wo sich die Wärmedämmschicht 20 befindet.

Der Flanschzapfen 14 ist ebenfalls mit einer zentralen Bohrung 15 ver sehen, die mit der zentralen Bohrung 36 in dem Walzenkörper 12 fluch tet, jedoch einen etwas kleineren Innendurchmesser hat; die gemäß der Darstellung in Fig. 1 rechte Stirnfläche des Flanschzapfens 14 ist mit einer Aussparung versehen, die etwa am Rand der zentralen Bohrung 15 beginnt und sich radial nach außen erstreckt; der radial äußere Rand der Aussparung 17 fluchtet mit dem radial äußeren Rand der peripheren Bohrungen 35.

Sowohl die zentrale Bohrung 15 des Flanschzapfens 14 als auch die flanschzapfenseitige Wand der Aussparung 17 und die Mündung der peri pheren Bohrungen 35 sind mit Wärmedämmschichten versehen, nämlich mit einer Hülse 22 aus wärmedämmendem Material, die die zentrale Bohrung 15 auskleidet, wärmedämmenden Auskleidungen 24 und 26 für die Aussparung 17 und schließlich eine Hülse 38 aus wärmedämmendem Material, die in die Mündung der peripheren Bohrung 35 eingesetzt ist. Die Länge dieser Hülse 38 kann an die gewünschten Betriebsbedingungen angepaßt und da durch ein definierter Wärmeübergang in diesem Bereich erreicht werden.

Da bei einer Mittelwalze beide Flanschzapfen 14 für die Zu- bzw. Abfuhr des fluiden Wärmeträgers zur Verfügung stehen, wird die zentrale Bohrung 36 für die Leitung des fluiden Wärmeträgers nicht benötigt. In vielen Fällen kann es zwar zweckmäßig sein, auch die zentrale Bohrung 36 mit dem fluiden Wärmeträger, im allgemeinen Öl oder Wasser, zu füllen; ist dies nicht der Fall, so kann die zentrale Bohrung 36 mittels einer Verteilerplatte 28 verschlossen werden, die an dem zentralen Bereich der Stirnfläche des Walzenkörpers 12, selbstver ständlich unter Aussparung der peripheren Bohrungen 35, anliegt und mittels einer Schraube 32 gehalten ist, die in die gegenüberliegende Stirnwand des Flanschzapfens 14 eingeschraubt ist.

Zwischen der Verteilerplatte 28 und der Stirnfläche des Walzenkörpers 12 ist eine Platte 39 aus wärmedämmendem Material angeordnet, um auch hier den Wärmeübergang von dem Walzenkörper 12 auf den Flanschzapfen 14 zu verringern. Die Platte 39 deckt auch die Mündung der zentralen Boh rung 36 ab.

O-Ringe 34 dichten den Spalt zwischen der Verteilerplatte 28 und der Stirnfläche des Walzenkörpers 12 ab. Auf die Verteilerplatte 28 sind strömungsleitende Schaufeln 30 aufgeschweißt, von denen in Fig. 1 nur eine Schaufel dargestellt ist. Diese Schaufeln 30 sind so angeordnet, daß sie den einlaufenden Wärmeträger in Umfangsrichtung beschleunigen und den auslaufenden Wärmeträger aus seiner Umfangsgeschwindigkeit ab bremsen und stehen radial in den Strömungsraum, nämlich die Aussparung 17, vor, wie es aus der älteren Anmeldung P 35 36 236.7-27 hervorgeht.

Geht man bei der Mittelwalze nach Fig. 1 davon aus, daß die Zuführung des fluiden Wärmeträgers durch die zentrale Bohrung 15 des Flanschzap fens 14 erfolgt, so ergibt sich ein Strömungsverlauf für den fluiden Wärmeträger von der zentralen Bohrung 15 über die Aussparung 17, die auf einer Seite durch die plane Verteilerplatte 28 und auf der anderen Seite durch eine Ausfräsung bzw. Eindrehung in der Stirnwand des Flanschzapfens 14 begrenzt wird, zu den peripheren Bohrungen 35, wobei die Schaufeln 30 die erläuterte strömungsführende Funktion übernehmen. Diese Strömung ist also weitgehend wirbelfrei, so daß sich definierte Strömungs- und damit auch Temperaturbedingungen ergeben.

Auf der nicht dargestellten Seite verläuft die Strömung von den Boh rungen 35 über die Aussparung 17 zu der Bohrung 15 in dem anderen Flanschzapfen 14 nach außen.

Die Fig. 2 zeigt die Heizseite einer Antriebswalze, bei der ein Flanschzapfen für die Kupplung mit der Antriebseinrichtung benötigt wird; in diesem Fall muß die zentrale Bohrung 36 für die Rückführung des fluiden Wärmeträgers benutzt werden.

Bei einer solchen Antriebswalze ist in die zentrale Bohrung 15 des Flanschzapfens 14 ein Rohr 40 eingesetzt, das koaxial zur Wand der zentralen Bohrung 15 verläuft und in die zentrale Bohrung 36 des Wal zenkörpers 12 mündet.

Bei einer solchen Ausführungsform wird der fluide Wärmeträger auf der dargestellten Heizseite beispielsweise durch den ringförmigen Spalt zwischen dem Rohr 40 und der Innenwand der zentralen Bohrung 15 zuge führt und über die Aussparung 17 nach außen zu den peripheren Bohrungen 35 umgeleitet, die in Fig. 2 nicht dargestellt sind.

Auf der gegenüberliegenden Antriebsseite wird der fluide Wärmeträger von den peripheren Bohrungen 35 über eine entsprechende Aussparung 17 in der Stirnfläche des Flanschzapfens 14 der zentralen Bohrung 36 des Walzenkörpers 12 zugeführt und strömt durch diese zentrale Bohrung 36 zurück, bis sie schließlich durch das Rohr 40 auf der Heizseite der Antriebswalze weitergeleitet wird.

ln das dem Flanschzapfen 14 zugewandte Ende der zentralen Bohrung 36 des Walzenkörpers ist eine Hülse 40 aus wärmedämmendem Material einge setzt, die in diesem Bereich den Wärmeübergang von dem fluiden Wärme träger in der zentralen Bohrung 36 zu dem Walzenkörper und damit zu dem Flanschzapfen 14 verringert.

Claims

1. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze

a) mit einem Walzenkörper,
b) mit peripheren Bohrungen in dem Walzenkörper für den Durchfluß eines fluiden Wärmeträgers,
c) mit einem Flanschzapfen für jedes Ende des Walzenkörpers,
d) mit einem an den Flanschzapfen stirnseitig innerhalb des Mantelbereichs des Walzenkörpers abgesetzten Ansatz, der in eine entsprechende Ausnehmung des Walzenkörpers eingreift,
e) mit Zu- bzw. Abführleitungen für den fluiden Wärmeträger in mindestens einem Flanschzapfen, und
f) mit Aussparungen für die Verteilung des fluiden Wärmeträgers von den Zuführleitungen auf die peripheren Bohrungen und von den peripheren Bohrungen auf die Abführleitungen,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

g) die Aussparungen (17) befinden sich in der Stirnfläche des bzw. jedes Flanschzapfens (14) und sind auf der gegenüberliegenden Seite durch die plane Stirnfläche des Walzenkörpers (12) begrenzt;
h) die Aussparung (17) in der Stirnfläche des bzw. jedes Flanschzapfens (14) erstreckt sich von einer zentralen Bohrung (15) in dem bzw. jedem Flanschzapfen (14) radial nach außen bis auf die radiale Höhe der peripheren Bohrungen (35); und
i) die axial flach abgesetzten Ansätze (9) erstrecken sich radial nach außen bis über die radiale Höhe der peripheren Bohrungen (35) hinaus, die in den entsprechend axial flachen Ausnehmungen des Walzenkörpers (12) angeordnet sind.

2. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (15) des Flanschzapfens (14) auf der Heizseite einer Antriebswalze ein koaxiales, inneres Rohr (40) für die Leitung des fluiden Wärmeträgers aufweist, das mit einer zentralen Bohrung (36) des Walzenkörpers (12) in Verbindung steht.

3. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mittelwalze die zentrale Bohrung (36) im Walzenkörper (12) mittels Verteilerplatten (28) ver schlossen ist.

4. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen O-Ring zwischen der Verteilerplatte (28) und der Stirnwand des Walzenkörpers (12).

5. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (28) über Schrauben (32) an dem Flanschzapfen (14) angebracht ist.

6. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Flanschzapfen (14) zugewandten Seite der Verteilerplatte (28) strömungsleitende Schaufeln (30) angebracht, beispielsweise aufgeschweißt sind, die den einlaufenden Wärmeträger in Umfangsrichtung beschleunigen und den auslaufenden Wärmeträger aus seiner Umfangsgeschwindigkeit abbremsen.

7. Beheizbare Glättwerk- oder Kalanderwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, radial in die Aussparung (17) vorstehende Schaufeln (30) vorgesehen sind.