DE602005002991T2

DE602005002991T2 - Verfahren und System zur Regelung der Walzspalte eines Kalanders

Info

Publication number: DE602005002991T2
Application number: DE602005002991T
Authority: DE
Inventors: Daniel Ray Uniontown DOWNING
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2025-08-20
Also published as: JP2006062364A; JP4648799B2; DE602005002991D1; US20060043624A1; EP1629954B1; CN1739936A; US7897075B2; US7431579B2; US20090011068A1; ES2296083T3; BRPI0503423A; EP1629954A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kalandersysteme und im Spezielleren Kalandersysteme mit einer Feinabstandsverstellung.
Hintergrund der Erfindung
Kalandriersysteme werden von Herstellern oft verwendet, um Textilien, Papier oder Gummi in verschiedenen Stadien des Reifenherstellungsprozesses zu verarbeiten. Viele Systeme nach dem Stand der Technik sind nicht in der Lage, die Dicke des Teiles, das kalandriert wird, fein einzustellen. Typischerweise erfolgt die Steuerung der Dicke durch Verstellen der Distanz zwischen den Mittellinien der Kalanderwalzen. Eine Möglichkeit, um dies zu bewerkstelligen, besteht im Ändern der Temperatur der Kalanderwalzen durch entweder Erwärmen oder Abkühlen der Walzen. Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, dass es die Verarbeitung des Gummis beeinträchtigt, indem er in nachteiliger Weise von der optimalen Walzentemperatur weggebracht wird. Ein weiteres Verfahren zum Steuern der Dicke besteht im Führen eines Vorzugs oder im Ändern des Vorzugs, sodass sich eine Walze schneller dreht als die andere Walze. Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, dass es eine zusätzliche Spannung an dem Gummi bewirkt, die zu einem Verziehen und Zurückschnappen beiträgt. Ein weiteres Verfahren zum Steuern der Dicke besteht in einer maschinellen Bearbeitung der Kalanderwalze, um ihren Durchmesser zu verringern und dadurch die Dicke zu erhöhen. Dieses Verfahren ist zeitaufwändig und kostspielig und kann die Dicke des Teiles nur erhöhen und sie nicht verringern.
Es wird daher ein/e verbesserte/s Verfahren und Vorrichtung gewünscht, die die Feinabstandsverstellung des Kalanderspalts zulassen, sodass die Dicke der Komponente eingestellt werden kann.
Die DE 42 09 712 A1 beschreibt ein Kalandersystem mit einer Abstandverstellung, umfassend eine erste und eine zweite Walze, wobei diese Walzen jeweils ein erstes und ein zweites Ende aufweisen, die in gegenüberliegenden Endlagern befestigt sind, und wobei eines der Endlager einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem oder mehreren internen Durchgängen aufweist. Überdies ist ein Mittel zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungsmediums durch den einen oder die mehreren internen Durchgänge vorgesehen.
Die US-A-4 964 202 offenbart eine beheizbare Walze zur Verwendung in Kalandern, wobei eine zylindrische Schale drehbar an einem feststehenden Träger befestigt ist. Der mittlere Abschnitt der Schale wird durch eine Heizvorrichtung erwärmt und die Endabschnitte der Schale werden durch eine einzelne zweite Heizvorrichtung erwärmt, die Kanäle aufweist, welche in den Endabschnitten der Schale vorgesehen sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung sieht in einem ersten Aspekt ein Kalandersystem vor, das zum Verarbeiten eines Produkts geeignet ist, um ein gewünschtes Dickenmaß herzustellen, und das eine Feinabstandsverstellung aufweist. Das Kalandersystem umfasst: eine erste und eine zweite Walze, die jeweils ein erstes und ein zweites Ende, aufweisen, die in gegenüberliegenden Endlagern befestigt sind, wobei die Endlager jeweils einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem oder mehreren internen Durchgangen aufweisen, wobei ein Wärmeübertragungsmedium durch den einen oder die mehreren internen Durchgänge zirkulieren gelassen werden kann.
In einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Verstellen eines Kalandersystems mit zwei oder mehreren Walzen vor. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen der gewünschten Dicke eines Endprodukts, Bestimmen der tatsächlichen Dicke des Endprodukts, zirkulieren Lassen eines Wärmeübertragungsmediums in einem oder mehreren internen Durchgangen der Endlager oder Endlagerplatten der Walzen und Einstellen der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, bis die gewünschte Dicke erreicht worden ist. Abhängige Ansprüche decken bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ab.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Kalandriersystems ist;
2 eine Stirnansicht des Endlagers des oberen Rahmens des Kalandersystems von 1 ist;
3 eine Stirnansicht des Endlagers von 2 ist;
4 eine Draufsicht des Rahmens von 2 ist;
5 eine Seitenansicht des Endlagers von 2 ist; und
6 eine Querschnittsansicht des Endlagers in der Richtung 6-6 von 4 ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wendet man sich den Zeichnungen und insbesondere den 1-4 zu, so ist ein Kalandriersystem 10 veranschaulicht, das Verbesserungen enthält und besonders geeignet zum Kalandrieren von Gummi ist, auch wenn die Erfindung auf andere Anwendungen anwendbar ist. Das Kalandriersystem umfasst einen Rahmen mit einem unteren Rahmen 14 und einem oberen Rahmen 16, der an dem unteren Rahmen 14 befestigt ist. Der untere Rahmen 14 umfasst eine Vielzahl von Stützfüßen 18. Der obere Rahmen 16 ist mit dem unteren Rahmen 14 verbunden und umfasst zwei gegenüberliegende Endlager 20 wie z. B. Endlagerplatten, um ein Paar Walzen 30 zu tragen. Eines der Endlager 20 ist an dem oberen Rahmen 16 befestigt, während das gegenüberliegende Endlager vorzugsweise verschiebbar an dem oberen Rahmen befestigt ist, um eine Verstellung zuzulassen. Jedes Endlager 20 umfasst ferner eine Paar drehbare, in paralleler Ausrichtung befestigte Naben 22, die mit den drehbaren Naben an dem gegenüberliegenden Endlager zum Lager einer Walze 30 ausgerichtet sind. Jede Nabe 22 ist in einem Ende der Walze aufgenommen. Eine der Naben 22 für jede Walze 30 ist mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) verbunden, die von einem Motor 34 angetrieben ist. Jede Walze 30 kann in derselben oder der entgegengesetzten Richtung wie die benachbarte Walze und mit den gleichen oder unterschiedlichen Drehzahlen gedreht sein.
Somit gibt es zwei Walzen 30, die in paralleler Ausrichtung befestigt und um einen Spaltabstand D eng beabstandet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft die Feinabstandsverstellung des Spaltabstands D durch eine genaue Verstellung und Steuerung des Abstands C, der sich zwischen den Mitten der Walzen 30 befindet. Um den Spaltabstand D zu verstellen, umfasst jedes Endlager 20 einen oder mehrere interne Durchgänge 40 zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungsmediums wie z. B. Wasser. Der eine oder die mehreren internen Durchgänge 40 umfasst/en ferner einen Einlass 42 und einen Auslass 44, sodass das Wärmeübertragungsmedium in einem offenen Kreislauf durch das Endlager 20 zirkulieren gelassen werden kann. Der eine oder die mehreren internen Durchgänge 40 ist/sind vorzugsweise zwischen den beiden Mitten der Walzen 30 angeordnet. Vorzugsweise sind zwei Sätze von Durchgängen vorhanden, die zwischen den Walzenmitten angeordnet sind, wobei ein Satz von Durchgangen 40, 46 in einer ersten Richtung verläuft, während sich ein zweiter Satz von Durchgängen 48, 50 in einer zweiten Richtung erstreckt, die sich von der ersten Richtung unterscheidet. Die Durchgänge sind vorzugsweise strategisch angeordnet, sodass das Endlager 20 auf Temperaturänderungen anspricht und ein minimaler Temperaturgradient über dem gesamten Endlager vorhanden ist
Das Wärmeübertragungsmedium kann vor einer Zirkulation innerhalb der Endlager auf die gewünschte Temperatur erwärmt oder abgekühlt werden. Wenn gewünscht wird, den Spaltabstand D zwischen den Walzen 30 zu erhöhen oder zu verringern, so kann das Wärmeübertragungsmedium erwärmt bzw. abgekühlt werden. Während das Wärmeübertragungsmedium durch den einen oder die mehreren internen Durchgänge strömt, zieht sich das Endlager auf Grund der Temperaturänderung zusammen oder dehnt sich aus. Wenn sich das Endlager zusammenzieht oder ausdehnt, schrumpft der Abstand zwischen den Mitten der Walzen in gleicher Weise ebenso bzw. dehnt sich aus, abhängig davon, ob das Wärmeübertragungsmedium das Endlager abkühlt oder erwärmt. Eine genaue Steuerung des Spaltabstands kann Spaltabstands kann durch Steuern der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums erreicht werden.
Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums ist vorzugsweise durch eine Temperatursteuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert, die in elektrischer Verbindung mit einem Steuermechanismus (nicht gezeigt) steht. Der gewünschte Spaltabstand oder die gewünschte Dicke des Materials kann in die Steuerung programmiert sein. Die Steuerung kann eine aktive Rückkopplung verwenden, um die Dicke des Materials beizubehalten, indem sie die Temperatur des Wärmeübertragungsfluids ein wenig ändert. Somit kann z. B. durch Ändern der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums von 26,7 auf 71,1°C (80 auf 160 Grad F) die Dicke der Komponente bis zu 0,381 mm (0,015 Zoll) geändert werden.
Die Änderung des Spaltabstandes D besitzt eine lineare Beziehung zu dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Änderung der Temperatur der Endlagerplatte und ist durch die unten stehende Gleichung dargestellt. Änderung des Spaltabstandes D (Zoll) = α·L·ΔT, wobei:
α der Wärmeausdehnungskoeffizient in mm/(mm °C)(Zoll/(Zoll Grad F)) ist,
L der Abstand zwischen den Mitten der Walzen 30 in mm (Zoll) ist,
ΔT in °C (Grad F) die Änderung der Temperatur des Endlagers 20 ist.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (nicht gezeigt) kann das Endlager 20 durch beliebige andere dem Fachmann bekannte Vorrichtungen, wie z. B. eine dielektrische Erwärmung, Strahlungserwärmung, Induktionserwärmung oder ein beliebiges anderes dem Fachmann bekanntes Heiz- oder Kühlverfahren erwärmt werden.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung kann jedes Endlager 20 unabhängig auf verschiedene Temperaturen erwärmt werden, um jeglichen unerwünschten Asymmetrien in dem erzeugten Teil entgegenzuwirken oder gewünschte Asymmetrien in dem erzeugten Teil herzustellen. Beispielsweise kann sich infolge einer Addition von Maschinentoleranzen eine Seite der Maschine geringfügig von der anderen Seite der Maschine unterscheiden.

Claims

Kalandersystem mit einer Feinabstandsverstellung, wobei das Kalandersystem (10) eine erste und eine zweite Walze (30) umfasst und jede Walze ein erstes Ende, das in einem ersten Endlager (20) befestigt ist, und ein zweites Ende (20), das in einem zweiten Endlager befestigt ist, aufweist, wobei die Endlager (20) jeweils einen Einlass (42) und einen Auslass (44) in Fluidverbindung mit einem oder mehreren internen Durchgangen (40, 46) der Endlager (20) aufweisen und wobei ein Mittel zum Zirkulieren eines Wärmeübertragungsmediums durch den einen oder die mehreren internen Durchgänge vorgesehen ist.
Kalandersystem nach Anspruch 1, wobei ein Mittel zum Erwärmen des ersten Endlagers auf eine andere Temperatur als jene des zweiten Endlagers vorgesehen ist.
Kalandersystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren internen Durchgänge (40, 46, 48, 50) zwischen den Mittellinien der ersten und zweiten Walze (30) angeordnet ist/sind.
Kalandersystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Temperatursteuereinheit zum Steuern der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums.
Kalandersystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren internen Durchgänge (40, 46, 48, 50) zwischen den Walzen (30) angeordnet ist/sind.
Kalandersystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von internen Durchgängen (40, 46, 48, 50), wobei einer der Durchgänge in einer ersten Richtung axial ausgerichtet ist, während ein zweiter interner Durchgang in einer Richtung axial ausgerichtet ist, die sich von der ersten Richtung unterscheidet.
Verfahren zum Verstellen eines Kalandersystems mit einer ersten und einer zweiten Walze (30), die jeweils ein erstes Ende, das in einem ersten Endlager befestigt ist, und ein zweites Ende (20), das in einem zweiten Endlager befestigt ist, aufweisen, wobei die Endlager (20) jeweils einen Einlass (42) und einen Auslass (44) in Fluidverbindung mit einem oder mehreren internen Durchgangen (40, 46) der Endlager (20) aufweisen, um ein Wärmeübertragungsmedium zirkulieren zu lassen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen einer gewünschten Dicke eines Endprodukts; Bestimmen einer tatsächlichen Dicke des Endprodukts; zirkulieren Lassen des Wärmeübertragungsmediums in einem oder mehreren internen Durchgängen (40, 46, 48, 50) von zumindest einem der Endlager (20) der Walzen (30); und Einstellen der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, bis die gewünschte Dicke erreicht worden ist.