DE69116706T2 - Verbesserung hinsichtlich Kalander und Presswalzen - Google Patents
Verbesserung hinsichtlich Kalander und PresswalzenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen hinsichtlich kalander- und Preßwalzen.
- Kalander- und Preßwalzen sind Walzen, an denen an sie angedrückt Material, normalerweise Papier, vorbeigeführt wird, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten oder einheitliche Dicke zu gewährleisten. Sie umfassen eine verlängerte zentrale Stahlwelle mit einem von jedem Ende leicht nach innen gewölbten Flansch, wobei die Flansche um die zentrale Welle eine konzentrische Walze definieren. Die Walze ist mit einem verdichteten Faserstoff gefüllt, welcher normalerweise natürlich und meist Zellulose ist, aber auch synthetisch sein kann.
- Kalanderwalzen werden zum "Zurichten" der Oberflächen von Materialien, wie Magnetband, Textilien oder Papier, z.B. mit einem hohen Glanz, verwendet.
- Preßwalzen laufen gegen gravierte Stahlwalzen, wobei ein Waizenspalt definiett wird, wobei jede Preßwalze das aufnehmende Teil eines Preßwalzen-Stahlwalzen-Paares wird. Materialien wie z.B. Papierservietten werden dann durch den Walzenspalt des Paares hindurchgeführt.
- Das verwendete Walzenfüllmaterial hängt von der Art des zuzurichtenden Materials ab und auch von den Eigenschaften, die ihm verliehen werden sollen. Die meisten modernen Beschichtungsfabriken verwenden mit Wollpapier oder Baumwollpapier gefüllte Walzen. Tausende von Baumwoll- -oder Wollpapierbögen werden axial auf die Mittelwelle aufgereiht und unter hydraulischem Druck zusammengepreßt, um ein kompaktes Materialmittel zu bilden. Die möglichen Drehzahlen der Walzen und die Drücke, denen das Walzenfülimaterial und das zuzurichtende Material ausgesetzt werden können, sind in diesen Vorgängen begrenzende Faktoren.
- Ein bei diesen Vorgängen häufiges Problem ist jedoch, daß sie Wärme benötigen oder erzeugen. Diese Wirkung kann den Walzeninhall schädigen, und mit dem Temperaturanstieg können die Zellulose oder anderes Füllmaterial zu heiß werden und zu brennen beginnen. Die Nebenprodukte der Verbrennung von Zellulose sind Kohlenstoff und Wasser, deren Ansammlung zu Flüssigkeitstaschen größeren Volumens innerhalb des Füllmaterials führen kann, in erster Linie in der Nähe der Walzenaußenfläche, was wiederum innerhalb wie auch an der Oberfläche des Füllmaterials der Walze zum Bersten führen kann. Deshalb sind Walzen, die unter viel heißeren Bedingungen eingesetzt werden, traditionell aus Asbest gefertigt. Dies funktioniert zwar gut, aufgrund seiner durch Langzeitkontakt hervorgerufenen potentiell gesundheitsschädlichen Auswirkungen gilt Asbest aber jetzt als nicht akzeptables Material.
- Zu derzeitigen Bemühungen zum Abführen von Wärme aus dem Walzenmaterial zahlt das Einfügen von Kupferfolienscheiben zwischen den Woll- oder Baumwollpapierbögen, aus denen die Füllung besteht. Die Scheiben werden eingefügt, um Wärme von der Füllung weg zur zentralen Welle abzuleiten. Im Versuch, die Wärmeabfuhr noch zu verbessern, wurde die zentrale Welle ausgehöhlt und ein Flüssigkühlmittel, gewöhnlich Wasser, durch diese Hohlwelle hindurchgeleitet. Wenn in der Walze Wärme erzeugt wird, wird sie an den Kupferscheiben entlang zur Welle abgeleitet, wo die Wärme dann von dem Flüssigkühlmittel abgeführt wird. Nur wenige Maschinen können jedoch einen solchen Wasserkühlungsprozeß integrieren, wodurch Letzteres zu einem Ansatz mit etwas begrenzter Anwendung wird.
- US-A-2 005 885 beschreibt einen Zylinder, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 erläutert.
- US-A-2 280 125 beschreibt eine Farbwalze, bei der sich von einer röhrenförmigen Kernmitte aus eine Mehrzahl von radial vorstehenden Metallrippen erstreckt, die Wärme auf die fluidgekühlte Kernmitte übertragen.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zum effizienteren Abführen von Wärme von den Walzen vorzusehen, so daß Hitzeschäden an den Walzen reduziert und Laufgeschwindigkeiten vergrößert werden können.
- Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kalander- oder Preßwalze umfassend eine zentrale verlängerte Welle mit zwei Enden vorgesehen, wobei jedes Ende der Welle einen Flansch hat, wodurch ein mit einem Füllmaterial gefüllter Bereich definiert witd, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder eine Mehrzahl von ersten wärmeleitenden Elementen der Länge nach im Füllmaterial angeordnet und in thermischem Kontakt mit den Flanschen ist bzw. sind.
- Der mit einem Füllmaterial zu füllende Bereich ist vorteilhaft ein ringförmiger Bereich um die Welle, und das darin befindliche Füllmaterial umfaßt zahlreiche ringförmige scheibenförmige Bögen, die quer auf die Welle aufgereiht sind, wobei die Bögen hydraulisch zusammengepreßt werden.
- Die Bögen sind vorzugsweise faseriger und zelluloseartiger Beschaffenheit.
- Vorteilhaft sind zweite wärmeleitende Elemente quer im genannten Material angeordnet.
- Die zweiten wärmeleitenden Elemente sind vorzugsweise ringförmige Folienbögen oder Kupferscheiben, die einen kleineren Durchmesser als die Papierscheiben haben können und intermittierend zwischen den Papierscheiben eingefügt ebenfalls auf der Welle angeordnet sind.
- Vorteilhaft sind die Scheiben einen Bruchteil eines Millimeters dick und in regelmäßigen Abständen, z.B. alle 6 mm an der Walze entlang, axial an der Welle angeordnet, was eine Walzenfüllung aus Kupfer und Papier bildet.
- Die Kupferscheiben sind vorzugsweise in thermischem Kontakt mit der Stahlwelle, die zur Steigerung der Leitfähigkeit selbst kupferbeschichtet sein kann. Vorzugsweise sind die ersten wärmeleitenden Elemente Metallstäbe, vorzugsweise aus Kupfer und vorzugsweise mit einem Durchmesser von 1 cm bis 3 cm, welche an einem Ende oder an beiden Enden in die Walzenfüllung eingefügt werden, so daß die Stäbe entlang der ganzen Länge der Kalanderwalze oder einem Teil davon angeordnet sind.
- Vorteilhaft ist eine Mehrzahl von Löchern der Länge nach in die Flansche und die Walzenfüllung gebohrt, um die Kupferstäbe aufzunehmen, wobei jeder Stab somit jede einer linearen Anordnung von Kupferscheiben durchsticht, mit denen er in thermischem Kontakt steht, wo derartige Scheiben vorliegen.
- Vorzugsweise wird mindestens ein Ende jedes Stabs von einem Flansch aufgenommen, so daß die Stäbe mit den Flanschen in thermischem Kontakt stehen.
- Die Stäbe sind vorzugsweise in einem konzentrischen Muster um die zentrale Welle herum angeordnet.
- Eine spezifiscke Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen nur beispielhaft erläutert, dabei zeigt:
- Fig. 1 einen Längs-Querschnitt einer erfindungsgemäßen Kalanderwalze; Schnitt A zeigt einen stark ausgedehnten Abschnitt von Bögen, aus denen das Füllmaterial besteht; und
- Fig. 2 ist ein teilweiser quergeführter Querschnitt der Walze von Fig. 1.
- Eine Kalanderwalze 1 hat eine verlängerte hohle zentrale Stahlwelle 2 mit ringförmigen, von jedem Ende der Welle 2 teilweise nach Innen gewölbten Stahlflanschen 3. Diese Anordnung deflnierL einen ringförmigen Bereich oder eine Walze 4 um die Welle 2 herum, der bzw. die mit einem eng gepackten faserigen Mittel 5 bestehend aus zahlreichen ringförmigen scheibenförmigen Bögen aus Baumwoll- oder Wollpapier, die quer auf die Welle aufgereiht sind, gefüllt ist. Diese Bögen sind hydraulisch zusammengepreßt, um ein kompaktes starres Papierinneres 5 und eine walzbare Außenfläche 7 zu definieren. Vor dem Zusammenpressen werden ringförmige Folienbögen oder Kupferscheiben 8, die einen kleineren Durchmesser als die Papierscheiben 6 haben, so daß sie die Walzenoberfläche 7 nicht störend berühren, intermittierend zwischen die Papierscheiben 6 eingefügt. Diese ringförmigen Kupferscheiben 8 haben eine Dicke von einem Bruchteil eines Millimeters (mm) und slnd auf der Welle 2 in Abständen von 6 mm im verdichteten Mittel 5 axial mit Zwischenraum angeordnet, so daß Ihr innerer Umfang jeweils in thermischem Kontakt mit der Stahlwelle 2 ist. In jedem der Flansche 3 ist eine kreisförmige Anordnung von Löchern 9 vorgesehen, und diese erstrecken sich in das Walzenmaterial 5. In das Loch 9 werden dann jeweils verlängerte Kupferstäbe 11 von 1 cm Durchmesser gesteckt, so daß sich die Außenfläche des Stabs nach dem Einstecken mit den Bereichen des Materials 5 und den Kupferscheiben 8, durch die er durchgesteckt wurde, sowie mit den die fernen Enden der Stäbe 11 aufnehmenden Flanschen 3 in thermischem Kontakt befindet.
- Die Enden 12 der Welle 2 greifen in Mittel ein, welche es der Welle 2 ermöglichen, sich zu drehen. Wenn die Kalanderwalzenoberfläche 7 mit einer zuzurichtenden Materialoberfläche in Reibkontakt ist, wird in der Walzenfüllung 5, hauptsächlich an ihren Enden, Wärme erzeugt, bei kleineren Walzen kann Wärme aber auch an der Länge der Walze entlang erzeugt werden.
- Bei der erläuterten Anordnung kann in der Walzenfüllung 5 erzeugte Wärme durch den Kühlkörper, der durch die Reihe von thermischen Kontakten zwischen Bauteilen, wie hierin bereits erläutert, eingerichtet ist, effizienter aus der Walze 1 abgeleitet werden. Die erzeugte Wärme neigt dazu, an die Kupferscheiben 8 und -stäbe 11 abgeführt zu werden, da Kupfer ein besserer Wärmeleiter ist als Papier. Der Kühlkörper umfaßt die Kupferscheiben 8, die sowohl mit der Stahlwelle 2 als auch den Kupferstäben 11 und Letzere wiederum mit Flansch 3 in thermischem Kontakt sind. Von der Kupferscheibe 8 wird die Wärme in den Hohlraum innerhalb der Welle 2 abgeleitet, und von der Kupferscheiben 8 wird Wärme auch über die Kupferstäbe 11 zu den Flanschen 3 abgeleitet, wobei der Wärmefluß aufgrund des Temperaturgefälles zwischen der Temperatur des Inneren der Walzenfüllung und der ihrer äußeren Umgebung besteht.
- Da die erzeugte Wärme während des Betriebs effizienter zerstreut wird, können die Walzen somit für größere Laufgeschwindigkeiten eingesetzt werden, bei denen es in der Walze zuvor zu Verbrennung und Bersten gekommen wäre.
- Ein Vergleichsversuch hat angezeigt, daß eine herkömmliche Walze mit einer hohlen zentralen Welle und daran angeordneter Kupferscheibe bei einer Betriebsgeschwindigkeit von 250 m/min, wobei Wasser mit einem Druck von 1,8 bar durch die zentrale Welle geleitet wurde, auf 85ºC gekühlt wurde, im Gegensatz dazu wurde die in den Figuren erläuterte Vorrichtung bei Betrieb unter den gleichen Bedingungen auf 55ºC gekühlt, eine wesentliche Verringerung der Betriebstemperatur um etwa 30º.
Claims (11)
1. Kalander- oder Preßwalze (1) umfassend eine zentrale
verlängerte Welle (2) mit zwei Enden, wobei jedes Ende der
Welle einen Flansch 3) hat, wodurch ein mit einem
Füllmaterial (5) gefüllter Bereich (4) definiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß eines oder eine Mehrzahl von
erslen wärmeleitenden Elementen (11) der Länge nach im
Füllmaterial (5) angeordnet und in thermischem Kontakt mit
den Flanschen (3) ist bzw. sind.
2. Kalander- oder Preßwalze (1) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten wärmeleitenden
Elemente (11) einen Durchmesser von 1 bis 3 cm haben.
3. Kalander- oder Preßwalze (1) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten wärmeleitenden
Elemente (11) an einem Teil der oder der ganzen Länge der
Kalanderwalze entlang angeordnet sind.
4. Kalander- oder Preßwalze (1) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten wärmeleitenden
Elemente (11) konzentrisch um die zentrale verlängerte
Welle (2) herum angeordnet sind.
5. Kalander- oder Preßwalze (1) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten wärmeleitenden
Elemente (11) Metallstäbe sind.
6. Kalander- oder Preßwalze (1) nach Anspruch 5, wobei
der Metallstab ein Kupfer- oder kupferbeschichteter Stab
ist.
7. Kalander- oder Preßwalze (1) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei das Füllmaterial (5) ein
verdichteter Faserstoff ist.
8. Kalander- oder Preßwalze (1) nach Anspruch 7, wobei
der verdichtete Faserstoff eine Synthetikfaser ist.
9. Kalander- oder Preßwalze (1) nach Anspruch 7, wobei
der verdichtete Faserstoff Zellulose ist.
10. Kalander- oder Preßwalze (1) nach Anspruch 9, wobei
der Zellulosefaserstoff Wollpapier oder Baumwollpapier ist.
11. Kalander- oder Preßwalze (1) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, der ferner zweite wärmeleitende
Elemente (8) aufweist, welche die Form von Folienbögen oder
Kupferscheiben haben und im wesentlichen senkrecht zu und
in thermischem Kontakt mit den ersten wärmeleitenden
Elementen angeordnet sind.
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