DE69828428T2

DE69828428T2 - Walze mit geringem gewicht und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69828428T2
Application number: DE69828428T
Authority: DE
Inventors: Mika Viljanmaa; Pekka Koivukunnas; Jyrki Laitila; Kari Lumppio
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: JP2001525502A; FI973953A; WO1999028552A1; FI111473B; FI973953A0; ATE286172T1; EP1023490B1; DE69828428D1; AU9444998A; EP1023490A1; CA2305300A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Walze mit einem Aufbau mit einem geringen Gewicht für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine oder für eine Papierfinishingvorrichtung oder Kartonfinishingvorrichtung, wobei der Walzenrahmen von dieser Walze einen zylindrischen Mantel mit dünnen Wänden und einen Kernteil aufweist, der den zylindrischen Mantel gänzlich oder zumindest teilweise füllt und der aus einem Füllstoffmaterial hergestellt ist, das ein geringes Gewicht hat aber eine Belastung in der Pressrichtung gut aushält.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren für die Herstellung einer Walze mit einem Aufbau mit einem geringen Gewicht für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine oder für eine Papierfinishingvorrichtung oder Kartonfinishingvorrichtung, wobei bei diesem Verfahren der Walzenrahmen der Walze so ausgebildet wird, dass ein zylindrischer Mantel mit dünnen Wänden hergestellt wird und dass der zylindrische Mantel gänzlich oder zumindest teilweise mit einem Füllstoffmaterial gefüllt wird, das ein geringes Gewicht hat aber eine Belastung in der Pressenrichtung gut aushält und das den Kernteil der Walze bildet.
Bei Papiermaschinen und Papierfinishingmaschinen besteht ein Bedarf darin, den Aufbau einer Walze mit geringem Gewicht vorzusehen, der Belastungen aushält. Ein derartiger Bedarf ist beispielsweise bei einer Modernisierung von Superkalandern deutlich hervorgehoben, da es in Verbindung mit der Modernisierung erwünscht ist, die Faserwalzen, die zuvor bei derartigen Superkalandern verwendet wurden, durch moderne polymerbeschichtete Walzen zu ersetzen. Wenn ein neuer Superkalander gebaut wird, tritt ein derartiges Problem nicht auf, da die Walzen und der Rahmenaufbau so gestaltet werden können, dass sie direkt von Anfang an gut miteinander kompatibel sind. Ein moderner Superkalander hat eine große Anzahl an polymerbeschichteten Walzen, bei denen der Walzenrahmen am häufigsten aus einem relativ dicken Stahlmantel hergestellt ist. Es ist jedoch nicht möglich, eine derartige Walze anstelle einer früheren Faserwalze bei sämtlichen alten Superkalandern einzusetzen, da die Sätze an Walzen unmäßig schwer für die vorhandenen Rahmen und die andere Ausrüstung wären. Derartige Walzen mit einem Aufbau geringen Gewichts, die Faserwalzen ersetzen, sind bislang beispielsweise in den deutschen Veröffentlichungen Nr. 19 511 595 und 19 533 823 und in der europäischen Veröffentlichung Nr. 735 287 beschrieben, wobei diese Veröffentlichungen sich mit einer mit einer Polymerseite versehenen Kalanderwalze befassen, die so ausgebildet ist, dass die Achse der alten Faserwalze in der Walze so genutzt wird, dass auf die Walzenachse anstelle der Faserscheiben Scheiben, die aus einem Aluminiummaterial durch Gießen und Drehen gestaltet sind, gesetzt werden, wobei die Scheiben im Hinblick auf ein Erzielen eines ausreichend geringen Gewichtes aus einem Zellularmaterial mit dünnen Wänden bestehen, bei denen sich zumindest einige der Wände, die die Zellen bilden, in der radialen Richtung der Walze erstrecken. Dann wird auf diese Scheiben eine elastische Polymerbeschichtung aufgebracht. Die so ausgebildete Walze hat sehr gute Eigenschaften vor allem, da das Gewicht der Walze so gering gestaltet worden ist, dass sie ohne weiteres bei Erneuerungen von Superkalandern verwendet werden kann, da die Gewichtsdifferenz der Walze im Vergleich zu einer Faserwalze sehr gering ist. Die sehr hohen Kosten sind jedoch ein wesentlicher Nachteil dieser Walzen. Diese hohen Kosten ergeben sich aus dem Herstellverfahren, das angewendet wird, das ein Gießen und Bearbeiten der Scheiben erforderlich macht. Als eine alternative Lösung schlagen diese Veröffentlichungen eine Herstellung der Scheiben aus einem Material vor, das Verstärkungsfasern enthält, wie beispielsweise Epoxid, das mit Glasfaser, Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen verstärkt ist. Derartige Lösungen sind natürlich an sich verwendbar und mit ihnen wird eine Walze mit einem Aufbau sehr geringen Gewichts erhalten, jedoch stellen die Kosten immer noch ein Problem dar.
Gemäß dem Dokument US-A-5 324 248 ist eine Walze mit einem Aufbau geringen Gewichts gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Eine derartige Walze hat einen Walzenrahmen, der einen zylindrischen Mantel mit dünnen Wänden und einen Kernteil aufweist, der den zylindrischen Mantel teilweise füllt und der aus einem Füllstoffmaterial hergestellt ist. Die Walze ist des weiteren mit einer fortlaufen Achsenbohrung versehen, in die eine fortlaufende Achse eingebettet ist. Die Enden der Achse bilden Lager, durch die die Walze an einem Stützaufbau montiert wird.
Bei Walzenspalten ist ein weiteres Problem im Allgemeinen die Belastungstragefähigkeit in der Richtung der Spaltebene. Beispielsweise bilden bei Superkalandern die Zwischenwalzen zwei Spalte in der Spaltebene, d.h. sie werden von entgegengesetzten Richtungen "gepresst". Es ist ein Ergebnis einer derartigen Belastung, dass der Walzenmantel flach wird, d.h. die Form der Walze wird oval. Da jedoch bei Polymerwalzen die Walzenenden feststehend an dem Walzenmantel angebracht sind, kann die Walze nicht über ihre gesamte axiale Länge in der gleichen Weise abgeflacht werden, sondern die Walze ist an ihren Endbereichen kreisförmig. Vom Gesichtspunkt des Kalendrierprofils ist dies sehr schwierig. Bei alten Spalten sollte es ein klares Ziel sein, dass das Abflachen der Walze vollständig ausgeschlossen wird, was in vielen Fällen sehr schwierig zu erreichen ist, oder dass das Abflachen über die gesamte axiale Länge gleichförmig ist, wobei in diesem Fall das Profil der linearen Belastung in dem Spalt gleichförmig gestaltet werden kann. Bei Walzen, die einen Spalt ausbilden, insbesondere bei modernen Mittenwalzen der Pressenpartien bei Papiermaschinen, wobei diese Walzen üblicherweise aus einem röhrenartigen Walzenmantel und aus einer geeigneten Beschichtung, die an dem Walzenmantel sitzt, gestaltet werden, ist es ein Problem, dass eine Mantelschwingung bei der Walze auftritt. Diese Mantelschwingung kann eine Streifenbildung (barring) bei den Filzen verursachen, was wiederum zusammen mit dem Papier zu den Kalanderwalzen kopiert wird. Bei Massivsteinwalzen, die früher verwendet wurden, trat eine Mantelschwingung nicht in entsprechendem Maße auf. Somit sollte es möglich sein, eine Walze so zu konstruieren, dass eine Mantelschwingung dieser Art verhindert werden kann. Darüber hinaus sind Walzen mit einem Aufbau geringen Gewichts bei Papiermaschinen und bei Papierfinishingmaschinen bei einer Anzahl an unterschiedlichen Anwendungen erforderlich, beispielsweise als Papierausrichtwalzen und Führungswalzen oder dergleichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend dargelegten Probleme und Nachteile in Bezug auf den Stand der Technik zu beseitigen und des weiteren eine neue Walze und ein Verfahren für die Herstellung einer Walze mit einem Aufbau geringen Gewichts zu schaffen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist durch die Kombination der Merkmale gelöst, die in jeweils den unabhängigen Ansprüchen 1 und 22 aufgeführt sind.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich gekennzeichnet durch ein Bearbeiten von Orten oder Räumen in den Kernteil des Walzenrahmens in jedes Ende der Walze, ein Fixieren von separaten Achszapfen oder -sitzen, die separat von der Walze selbst sind, direkt in den Kern in die Orte oder Räume, wobei mittels der Achszapfen oder -sitze die Walze an den Stützkonstruktionen per Lager montiert wird, oder Einbauen von Kugellagern in die Räume, wobei durch die Kugellager die Walze an den Stützkonstruktionen mittels sich nicht-drehender separater Achszapfen montiert wird.
Mittels der vorliegenden Erfindung werden eine Anzahl an bedeutsamen Vorteilen im Vergleich zum Stand der Technik erzielt, und von diesen Vorteilen kann beispielsweise das folgende aufgeführt werden.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist sehr einfach und leicht auszuführen und unter anderem aus diesem Grund bringt eine Walze, die gemäß dem Verfahren hergestellt wird, sehr geringe Kosten im Vergleich zu den Walzen mit sich, die gegenwärtig in Verwendung sind. Eine Walze, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, hält ein Biegen in Übereinstimmung mit der Anwendung, die dafür beabsichtigt ist, aus, und des weiteren nimmt die Walze Belastungen in der Pressenrichtung sehr gut auf. Sofern dies erforderlich ist, kann die Walze so aufgebaut sein, dass sie ein sehr geringes Gewicht hat, wobei sie in diesem Fall bei einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen bei Papiermaschinen verwendet werden kann.
Von den Vorteilen, die durch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung erzielt werden können, kann in der Form einer Auflistung des Weiteren folgendes genannt werden. Wie bereits vorstehend aufgeführt ist, wird in Abhängigkeit von dem bei der Walze verwendeten Füllstoffmaterial ein Aufbau mit einem sehr geringem Gewicht erhalten. Diese Materialien mit einem besonders geringem Gewicht können insbesondere bei Walzen mit einem Mehrlagenplattenaufbau angewendet werden. Es ist ein außerordentlich bedeutsamer weiterer Vorteil, dass der Aufbau des Walzenrahmens gänzlich homogen über die gesamte Länge der Walze gestaltet werden kann.
Insbesondere kann bei einem Aufbau ohne Endflansche als Ausgangspunkt der Dimensionierung der Walze die Festigkeit der Beschichtung der Walze anstelle des Erfordernisses eines gleichmäßigen geringfügigen Abflachens des röhrenartigen Walzenmantels als ein Ergebnis des nicht vorhandenen Abflachens der massiven Endflansche aufgegriffen werden. Dies wiederum schafft den Vorteil, dass der röhrenartige Walzenmantel sogar noch dünner gestaltet werden kann, was das Gewicht der Walze weiter verringert. Für den Walzenrahmen kann ein umfassenderes Abflachen des Walzenrahmens als beim Stand der Technik gestattet werden, was im Fall eines Walzenspaltes zu einem längeren Spalt, zu längeren Spaltzeiten, zu einem niedrigeren maximalen Druck mit einer bestimmten Belastung oder umgekehrt einer höheren linearen Belastung bei einer bestimmten Höhe eines maximalen Drucks führt. Bei einer Walzenlösung ohne Endflansche wird ein Aufbau erzielt, der keine Schweißverbindungen, Schraubverbindungen oder feste Einpassungen hat. Die Dämpfung von Schwingungen bei einer Walze mit einem Mehrlagenplattenaufbau kann ohne Weiteres verwirklicht werden, und die Walze bringt keine nachteilhafte Mantelschwingung mit sich. Vom Gesichtspunkt des Herstellprozesses ist die Walze gemäß der vorliegenden Erfindung unter anderem da einfach, wo eine gewundene Verbundröhre zumindest als die äußere Röhre angewendet wird, und Schritte zum Herstellen des Walzenrahmens mit den Schritten des Beschichtens kombiniert werden können. Das Biegen, das von dem Eigengewicht der Walze her auftritt, kann ohne weiteres mittels der Dimensionierung der Flächenplatten und des Füllstoffmaterials bei einer Walze mit einem Mehrlagenplattenaufbau, mittels der Wahl der Materialien und wenn Verbundmaterialien verwendet werden, mittels der Wahl der Faserausrichtungen reguliert werden. Die Walze gemäß der vorliegenden Erfindung ist für eine Anwendung in Verbindung mit einer Modernisierung von Anlagen und Vorrichtungen sehr gut geeignet.
Aufgrund des Aufbaus mit dem geringen Gewicht ist ein Auswuchten der Walze ebenfalls leicht. Von den möglichen Anwendungen der Walzen können unter anderem Zwischenwalzen bei Superkalandern, verschiedene Walzen, die ein Erwärmen erforderlich machen, Mittenwalzen bei Pressenpartien, verschiedene Führungswalzen und Ausrichtwalzen und dergleichen genannt werden. Die weiteren Vorteile und kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung in beispielartiger Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine gänzlich schematische Darstellung einer Referenzwalze, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird.
Die 2a und 2b zeigen schematische Darstellungen einer Schnittansicht und einer Seitenansicht von einem Teil einer Referenzwalze.
Die 3-5 zeigen Ausführungsbeispiele der Walze gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist die Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Rahmen der Walze 10 besteht aus einem Zylinder 11 mit dünnen Wänden oder aus einem entsprechenden Zylindermantel und aus einem Füllstoffmaterial 12, das den Zylinder 11 füllt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zylindrische Mantel 11 aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, hergestellt. Für die Herstellung des zylindrischen Mantels ist es außerdem möglich, ein anderes Material anstelle eines metallischen Materials zu verwenden, und als eine alternative Lösung wird eine Herstellung des Mantels aus einem Verbundmaterial vorgeschlagen, insbesondere dann, wenn der Walzenrahmen beispielsweise als der Rahmen von Walzen mit weichen Beschichtungen bei einem Mehrwalzenkalander verwendet wird. An dem Walzenrahmen, der aus dem zylindrischen Mantel 11 und aus dem Füllstoffmaterial 12 besteht, sind Walzenenden 14 und Achslager 15 in einer geeigneten Weise angebracht. Des weiteren kann die Walze mit einer Beschichtung 13 versehen sein, die in der erwünschten Weise in Bezug auf das Material und andere Eigenschaften aufgebaut ist. Die Herstellung des Walzenrahmens wird in zwei Stufen so ausgeführt, dass zunächst ein zylindrischer Mantel 11 mit dünnen Wänden aus dem erwünschten Material hergestellt wird, das für die Anwendung geeignet ist. Bei der zweiten Stufe wird dieser zylindrische Mantel 11 vollständig oder zumindest teilweise mit einem Material gefüllt, das ein geringes Gewicht hat, aber ein Belasten in der Pressenrichtung sehr gut aushält. Das Befüllen des zylindrischen Mantels 11 wird durch Gießen ausgeführt, und das Füllmaterial ist vorzugsweise Beton.
Der zylindrische Mantel 11 wird ausschließlich gemäß der Erfordernis des Biegens der Walze 10 bemessen, wobei in diesem Fall ein sehr dünner zylindrischer Mantel 11 mit einem geringem Gewicht erhalten wird. Die auf die Walze 10 in der Pressenrichtung aufgebrachte Belastung wird mittels des Füllstoffmaterials 12 so berücksichtigt, dass ein Abflachen des Walzenmantels 11 verhindert wird, beispielsweise indem eine Spaltbelastung direkt durch die Walze 10 von einer Seite zu der anderen dann auftritt, wenn die Walze 10 beispielsweise als eine Zwischenwalze bei einem Superkalander angewendet wird. Dieses Auftreten der Belastung durch die Walze 10 wird mittels des Füllstoffmaterials 12 ausgeführt. Das Füllstoffmaterial 12 kann im Hinblick auf die Kosten und das Gewicht optimiert werden, wobei in diesem Fall Beton eine sehr gute und verwendbare Alternative ist. Der Beton kann außerdem innen verstärkter Beton sein, insbesondere faserverstärkter Beton, damit er auch ein bestimmtes Ausmaß einer Biegung tolerieren kann. Der gesamte Walzenrahmen, der aus einem zylindrischen Mantel 11 und aus dem Füllstoffmaterial 12 besteht, kann ohne Walzenenden 14 hergestellt werden, wobei in diesem Fall nach Bedarf bei der Herstellung eine einer Vorspannung ausgesetzte Röhre ausgebildet werden kann, deren Durchbiegung gering ist. Die Walzenenden 14 werden zu dem Walzenrahmen bei einer späteren Stufe hinzugefügt.
Wie dies in 1 gezeigt ist, kann die Walze 10 des Weiteren mit einer Beschichtung 13 versehen sein. Wenn die Walze 10 beispielsweise als eine Zwischenwalze bei einem Kalander verwendet wird, wird die Beschichtung 13 aus einem Polymermaterial hergestellt. Wenn die Walze 10 beispielsweise als die Mittenwalze bei einer Pressenpartie verwendet wird, muss die Beschichtung für diesen Zweck geeignet sein, wobei es in diesem Fall möglich ist, als Beschichtungsmaterial 13 ein keramisches Material, eine Metallkeramik oder dergleichen anzuwenden.
Das Herstellverfahren kann sehr leicht für die Herstellung von Walzen unterschiedlicher Arten abgewandelt werden, und eine derartig anwendbare Lösung ist in den 2A und 2B dargestellt. In 2A ist die Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet, und in ähnlicher Weise wie bei 1 weist der Walzenrahmen der Walze einen zylindrischen Mantel 21, der vorzugsweise gänzlich oder zumindest teilweise mit einem Füllstoffmaterial 22, in vorteilhafter Weise Beton, gefüllt ist, auf. Die Walze 20, wie sie in 2A gezeigt ist, soll als eine erwärmbare Walze verwendet werden, wobei in diesem Fall das Material des zylindrischen Mantels 21 vorzugsweise Stahl ist, und es wird beispielsweise entweder mantelgehärtet oder mit einer geeigneten harten Beschichtung versehen, wie beispielsweise eine keramische Beschichtung oder eine Metallkeramikbeschichtung. Des Weiteren sind in das Innere des zylindrischen Mantels 21 Rohre 26, die sich im Wesentlichen in der axialen Richtung der Walze erstrecken, eingesetzt, wobei die Rohre im Inneren des zylindrischen Mantels 21 vorzugsweise in Verbindung mit dem Gießen des Füllstoffmaterials 22 eingesetzt sind und an der Innenfläche des zylindrischen Mantels 21 befestigt sind. Die Walze 20 soll mittels eines Wärmeübertragungsmediums erwärmt werden, wie beispielsweise Wasser oder Dampf, und das Wärmeübertragungsmedium soll in den Rohren 26 strömen. Wenn die Walze 20 als eine erwärmbare Metallmantelwalze arbeiten soll, kann zwischen dem Füllstoffmaterial 22 aus Beton und dem metallischen zylindrischen Mantel 21 eine Isolationslage, die hohe Temperaturen und Drücke gut toleriert, beispielsweise eine (nicht gezeigte) keramische Isolationslage, vor dem Gießen des Betons eingesetzt werden.
In 2B ist dargestellt, wie des Weiteren das Wärmeübertragungsmedium in die fertige Walze eingeleitet wird. Für das Einleiten des Wärmeübertragungsmediums ist ein Kanal oder eine Bohrung in die Achse 25 ausgebildet, und in ähnlicher Weise ist in dem Walzenende 24 ein erforderliches System an Kanälen 27 ausgebildet, das einerseits mit der Bohrung, die in die Achse 25 hinein ausgebildet ist, und andererseits mit den Rohren 26, die an der Innenfläche des zylindrischen Mantels 21 befestigt sind, in Verbindung steht. Des Weiteren ist mit dem Ende der Achse 25 eine Wasserkupplung oder Dampfkupplung 28 oder dergleichen verbunden, wobei durch diese Einrichtung das Wärmeübertragungsmedium zu der Walze tritt. Es kann auch berücksichtigt werden, dass das Erwärmen der Walze 20 in einer anderen Weise anstelle eines Wärmeübertragungsmediums ausgeführt wird. Es ist beispielsweise eine Lösung, dass elektrische Widerstände in den Rohren 26 sitzen, wobei in diesem Fall die Walze 20 mittels Elektrizität erwärmt wird. Eine Induktion kann auch als ein Erwärmungsmodus angewendet werden.
Weitere Ausführungsbeispiele einer Walze gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den 3 und 5 dargestellt, bei denen die Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel wird zunächst die äußere Röhre 41, die den zylindrischen Mantel der Walze ausbildet, hergestellt, und die Röhre wird dann mit dem Füllstoffmaterial 42 durch Gießen befüllt. Die Herstellung kann auch so ausgeführt werden, dass eine separate Außenform verwendet wird, die mit dem Füllstoffmaterial 42 durch Gießen befüllt wird. Danach wird diese Außenform entfernt, und der zylindrische Mantel 41 der Walze wird an dem Füllstoffmaterial 42 beispielsweise durch Wickeln ausgebildet. Des Weiteren kann die Walze danach mit einem nützlichen Beschichtungsmaterial beschichtet werden. In den so hergestellten Walzenrahmen werden die Sitze für die Achslager 45 (siehe 3) oder für die Lager 49 (siehe 5) bearbeitet, und die Achslager 45/Lager 49 können an den Befestigungspunkten, die in dem Füllstoffmaterial 42 ausgebildet werden, beispielsweise durch Kleben befestigt werden.
Mittels eines Walzenaufbaus, wie er in den 3 und 5 gezeigt ist, wird ein Aufbau mit einem sehr geringen Gewicht erzielt, der gänzlich homogen von Ende zu Ende bei der Walze ist. Die Endflansche der Walze sind gänzlich unnötig, da das Lagern der Walze mittels separater Sitze ausgeführt werden kann. Bei einem derartigen Aufbau ohne Innenröhre werden die Achslager oder Lager direkt an dem Füllstoffmaterial befestigt. Bei einem Kalendriervorgang oder vom Gesichtspunkt des Kalendrierprozesses würden die Endflansche der Walze nur nachteilig aufgrund der seitlichen Kompression, der Grundierungsausbildung als ein Ergebnis der Wärme und dergleichen wirken. Als ein Ausgangspunkt zum Dimensionieren einer Walze, die ohne Endflansche in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wird, ist es möglich, die Festigkeit der Walzenbeschichtung anstelle des Erfordernisses einer gleichmäßigen geringfügigen Abflachung des Walzenmantels als ein Ergebnis des nicht vorhandenen Abflachens der Endflansche aus massivem Material aufzugreifen.
4 zeigt außerdem eine weitere alternative Lösung der Walze gemäß der vorliegenden Erfindung. In 4 ist die Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet. Bei der Lösung von diesem Ausführungsbeispiel wird der zylindrische Mantel der Walze zunächst aus einer Röhre 51 mit dünnen Wänden ausgebildet, deren Material ein Metall, Kunststoff, Glasfaser oder Kohlenstofffaser oder dergleichen sein kann. Dann wird die zylindrische Röhre 51 der Walze mit Röhren 52a aus dünnen Wänden und mit sehr kleinen Durchmessern im Vergleich zum Durchmesser der zylindrischen Röhre 51 befüllt, wobei die Röhren 52a im Wesentlichen in der axialen Richtung der Walze sitzen. Das Material dieser mit dem kleinen Durchmesser versehenen Röhren 52a ist beispielsweise Metall, Kunststoff, Kohlenstofffaser oder dergleichen. Die Röhren 52a werden zusammen miteinander mit einem geeigneten Medium, wie beispielsweise Klebstoff, Metall, Beton, Harz, Mikroglobuline oder einem gleichwertigen Material geformt. In einem derartigen Fall bilden die Röhren 52a zusammen mit dem Medium, das sie miteinander verbindet, das Füllstoffmaterial 52 bei dem Walzenrahmen.
Somit wird mittels der Lösung, die in 4 dargestellt ist, ein Aufbau mit geringem Gewicht erzielt, der sehr steif ist und der ein Belasten sehr gut aushält im Vergleich zu dem Gewicht der Walze 50, wobei bei diesem Aufbau darüber hinaus die Kanäle, die durch die länglichen Röhren 52a ausgebildet sind, verwendet werden können, um beispielsweise ein Wärmeübertragungsmedium passieren zu lassen. Somit kann die in 4 gezeigte Walze 50 beispielsweise als eine erwärmbare Walze bei einem Kalander verwendet werden. Andererseits kann das Medium, das in den Röhren 52a zirkuliert, für ein Kühlen der Walze 50 oder für ein Ausgleichen der Temperatur verwendet werden, was bei Kalandern im Falle von Polymerwalzen der Fall sein kann. Somit kann die Walze 50 mit einer Beschichtung in einer Art und Weise versehen sein, die derjenigen ähnlich ist, die in Bezug auf die vorherigen Ausführungsbeispiele beschrieben ist. Mittels der Wahl der Materialien und der Dimensionierung der zylindrischen Mantelröhre 51 und der mit dem kleinen Durchmesser versehenen Röhren 52a, die bei dem Füllstoffmaterial 52 umfasst sind, ist es möglich, die Steifigkeit und das Gewicht der Walze 50, d.h. das Biegen der Walze durch die Wirkung ihres Eigengewichtes zu beeinflussen. Durch ein Beeinflussen des Biegens ist es möglich, beispielsweise derartige Walzen mit einem gleichförmigen Biegen herzustellen, wie sie bei modernen Kalandern der verschiedenen Arten verwendet werden.
Das Fixieren und Lagern einer Walze, wie sie in 4 gezeigt ist, an den Rahmenaufbauarten kann beispielsweise in einer Art und Weise verwirklicht werden, die jener ähnlich ist, die in Bezug auf die vorherigen Ausführungsbeispiele beschrieben ist.
Schließlich bezieht sich als Zusammenfassung der vorstehend aufgeführten Erfindung die vorliegende Erfindung auf eine Walze mit einem Aufbau mit geringem Gewicht für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine oder für eine Papierfinishingmaschine oder Kartonfinishingmaschine. Der Walzenrahmen der Walze weist einen zylindrischen Mantel mit dünnen Wänden und einem Kernteil auf, der den zylindrischen Mantel gänzlich oder zumindest teilweise füllt und der aus einem Füllstoffmaterial hergestellt ist, das ein geringes Gewicht hat, aber eine Belastung in der Pressenrichtung gut aushält.
Endflansche, die mit Achslagern versehen sind, können an den Enden des Walzenrahmens im Hinblick auf ein Lagern der Walze befestigt werden.
Zum Zwecke des Lagerns der Walze können Achslager direkt in den Kernteil des Walzenrahmens in jedes Ende der Walze an Orten befestigt werden, die in den Kernteil hineingearbeitet worden sind.
In jedes Ende der Walze können zum Zwecke des Lagerns der Walze Räume hineingearbeitet sein, in die die Walzenlager eingebaut werden.
Die Dicke des zylindrischen Mantels ist vorzugsweise in Übereinstimmung mit den Biegeerfordernissen der Walze dimensioniert und das Füllstoffmaterial, das den Kernteil der Walze bildet, und das Füllverhältnis des zylindrischen Mantels sind vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Belastung dimensioniert, die auf die Walze in der Pressenrichtung aufgebracht wird.
Der zylindrische Mantel kann aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, hergestellt sein. In diesem Fall wird die Außenfläche des zylindrischen Mantels vorzugsweise mantelgehärtet.
Andererseits kann der zylindrische Mantel aus einem Verbundmaterial wie beispielsweise Glasfaser, Kohlenstofffaser oder dergleichen hergestellt sein.
Das Füllstoffmaterial, das den Kernteil des Walzenrahmens ausbildet, kann aus Beton, vorzugsweise innen verstärkter Beton, insbesondere faserverstärkter Beton, hergestellt sein.
Die anderen alternativen Materialien für das Füllstoffmaterial, das den Kernteil des Walzenrahmens ausbildet, sind beispielsweise syntaktischer Schaum, PVC-Schaum, Aluminiumschaum und dergleichen. Das Füllstoffmaterial kann außerdem aus einem Zellularmaterial bestehen.
In Verbindung mit dem Gießen des Füllstoffmaterials sind an der Innenseite des zylindrischen Mantels des Walzenrahmens Rohre eingesetzt, die sich im Wesentlichen in der axialen Richtung des Walzenrahmens von Ende zu Ende in dem Walzenrahmen erstrecken und die an der Innenfläche des zylindrischen Mantels angebracht sind. Ein Wärmeübertragungsmedium, wie beispielsweise heißes Wasser oder Dampf kann so eingerichtet sein, dass es in den Rohren zirkuliert, um die Walze zu erwärmen, oder elektrische Widerstände oder gleichwertige Erwärmungselemente können in den Rohren eingesetzt sein.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel besteht der Kernteil des Walzenrahmens aus Röhren mit einem kleinen Durchmesser im Vergleich zu dem Durchmesser der zylindrischen Mantelröhre und dünnen Wänden, und diese sind parallel zu der Achse der zylindrischen Mantelröhre eingesetzt, wobei mit den Röhren die zylindrische Mantelröhre der Walze im Wesentlichen vollständig gefüllt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die mit dem kleinen Durchmesser versehenen Röhren mit den dünnen Wänden, die den Kernteil des Walzenrahmens bilden, aneinander durch Gießen mittels eines Mediums wie beispielsweise Klebstoff, Kunststoff, Metall, Beton, Harz und Mikroglobuline oder einem Material einer gleichwertigen Art fixiert. Ein Wärmeübertragungsmedium kann so eingerichtet sein, dass es in den Röhren strömt, die den Kernteil des Walzenrahmens bilden.
Der zylindrische Mantel der Walze kann mit einer harten Beschichtung, insbesondere einer keramischen Beschichtung, einer Metallkeramikbeschichtung oder dergleichen versehen sein.
Eine Isolationslage, die hohe Temperaturen und Druck toleriert, kann zwischen dem zylindrischen Mantel der Walze und dem Füllstoffmaterial sitzen. Die Isolationslage ist vorzugsweise aus einem keramischen Material hergestellt.
Alternativ kann der zylindrische Mantel der Walze mit einer Polymerbeschichtung versehen sein.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Walze mit einem Aufbau mit einem geringen Gewicht für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine oder für eine Papierfinishingvorrichtung oder Kartonfinishingvorrichtung wird der Walzenrahmen so ausgebildet, dass ein zylindrischer Mantel mit dünnen Wänden hergestellt wird und der zylindrische Mantel wird gänzlich oder zumindest teilweise mit einem Füllstoffmaterial befüllt, das ein geringes Gewicht hat aber ein Belasten in der Pressenrichtung gut aushält und das den Kernteil der Walze bildet.
Gemäß dem Verfahren wird der zylindrische Mantel der Walze in Übereinstimmung mit den Biegeerfordernissen der Walze dimensioniert und das Füllstoffmaterial in der Walze wird in Übereinstimmung mit der Pressbelastung dimensioniert, die auf die Walze aufgebracht wird.
Das Befüllen des zylindrischen Mantels mit dem Füllstoffmaterial wird durch Gießen ausgeführt und das Gießen wird vorzugsweise dann ausgeführt, wenn der zylindrische Mantel in der vertikalen Position ist.
Die Walzenenden, sofern erforderlich, und die Achslager werden an dem Walzenrahmen angebracht, der ausgebildet worden ist.
Gemäß einer Alternative von dem Verfahren wird der zylindrische Mantel aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, hergestellt. Die Außenfläche des zylindrischen Mantels des Walzenrahmens wird vorzugsweise mantelgehärtet.
Alternativ kann der zylindrische Mantel aus einem Verbundmaterial durch Wickeln hergestellt werden.
Bei dem Verfahren wird vorzugsweise Beton als das Füllstoffmaterial verwendet. Der Beton kann innen verstärkter Beton, insbesondere faserverstärkter Beton sein.
Andere Möglichkeiten für das Füllstoffmaterial sind beispielsweise syntaktischer Schaum, PVC-Schaum, Aluminiumschaum und dergleichen oder das Füllstoffmaterial kann aus einem zellularen Material bestehen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden in Verbindung mit dem Gießen des Füllstoffmaterials in das Innere des zylindrischen Mantels des Walzenrahmens Rohre gesetzt, die sich im Wesentlichen in der axialen Richtung des Walzenrahmens von Ende zu Ende in dem Walzenrahmen erstrecken und die an der Innenfläche des zylindrischen Mantels angebracht werden.
Bei dem Verfahren besteht der Kernteil des Walzenrahmens aus Röhren mit kleinem Durchmesser im Vergleich zu dem Durchmesser der zylindrischen Mantelröhre und dünnen Wänden, die parallel zu der Achse der zylindrischen Mantelröhre eingesetzt sind, wobei mit den Röhren die zylindrische Mantelröhre der Walze im Wesentlichen vollständig gefüllt ist. Die mit dem kleinen Durchmesser versehenen Röhren können aneinander durch Gießen mittels eines Mediums wie beispielsweise Klebstoff, Kunststoff, Metall, Beton, Harz und Mikroglobuline oder mit einem Material einer gleichwertigen Art fixiert werden.
Das Verfahren kann einen Schritt aufweisen, bei dem der Walzenrahmens mit einer Beschichtung versehen wird, die an dem zylindrischen Mantel fixiert wird.
Die Beschichtung kann eine Polymerbeschichtung oder alternativ eine keramische Beschichtung, eine Metallkeramikbeschichtung oder dergleichen sein.
Wenn die Walze, die herzustellen ist, als erwärmbare Metallmantelwalze arbeiten soll, wird in Verbindung mit der Herstellung zwischen dem Füllstoffmaterial in der Walze und dem metallischen zylindrischen Mantel eine Isolationslage, die hohe Temperaturen und Druck gut toleriert, eingesetzt, bevor das Füllstoffmaterial geformt wird. Die Isolationslage wird vorzugsweise aus einem keramischen Material hergestellt.

Claims

Walze mit einem Aufbau mit einem geringen Gewicht für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine oder für eine Papierfinishingvorrichtung oder Kartonfinishingvorrichtung, wobei der Walzenrahmen von dieser Walze (10; 20; 40; 50) einen zylindrischen Mantel (11; 21; 41; 51) mit dünnen Wänden und einen Kernteil (12; 22; 42; 52) aufweist, der den zylindrischen Mantel gänzlich oder zumindest teilweise füllt und der aus einem Füllstoffmaterial hergestellt ist, das ein geringes Gewicht hat aber eine Belastung in der Pressrichtung gut aushält, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kernteil (42) des Walzenrahmens in jedes Ende der Walze Orte oder Räume bearbeitet sind, in die separate Achszapfen (45) oder -sitze direkt in den Kern hinein fixiert sind, wobei durch die Achszapfen (45) oder -sitze die Walze an dem Stützaufbau per Lager montiert ist, oder wobei in diese Räume Kugellager (49) eingebaut sind, durch die die Walze an dem Stützaufbau mittels nicht-drehender separater Achszapfen (45a) montiert ist.
Walze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) in Übereinstimmung mit den Biegeanforderungen der Walze dimensioniert ist und das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42; 52) der Walze ausbildet, und das Füllverhältnis des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) in Übereinstimmung mit der auf die Walze in der Pressrichtung aufgebrachten Belastung dimensioniert sind.
Walze gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Mantel (11; 21; 41; 51) aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, hergestellt ist.
Walze gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) mantelgehärtet ist.
Walze gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Mantel (11; 21; 41; 51) aus einem Verbundmaterial, wie beispielsweise Glasfaser, Kohlenstofffaser oder dergleichen, hergestellt ist.
Walze gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42) des Walzenrahmens bildet, Beton ist.
Walze gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42) des Walzenrahmens bildet, innen verstärkter Beton, insbesondere faserverstärkter Beton, ist.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42) des Walzenrahmens bildet, syntaktischer Schaum ist.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42) des Walzenrahmens bildet, PVC-Schaum ist.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42) des Walzenrahmens bildet, Aluminiumschaum ist.
Walze gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit dem Gießen des Füllstoffmaterials (12; 22; 42) innerhalb des zylindrischen Mantels (11; 21; 41) des Walzenrahmens Rohre (26) eingesetzt sind, die sich im Wesentlichen in der axialen Richtung des Walzenrahmens von Ende zu Ende in dem Walzenrahmen erstrecken und die an der Innenfläche des zylindrischen Mantels (11; 21) angebracht sind.
Walze gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungsmedium, wie beispielsweise heißes Wasser oder Dampf, so eingerichtet ist, dass es in den Rohren (26) zirkuliert, um die Walze zu erwärmen.
Walze gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rohren (26) elektrische Widerstände oder gleichwertige Erwärmungselemente sitzen, um die Walze zu erwärmen.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial, das den Kernteil (12; 22; 42) des Walzenrahmens bildet, aus einem Zellularmaterial besteht.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (52) des Walzenrahmens aus Röhren (52a) besteht die einen kleinen Durchmesser im Vergleich zu dem Durchmesser der zylindrischen Mantelröhre (51) und dünne Wände haben und parallel zu der Achse der zylindrischen Mantelröhre (51) sitzen, wobei mit den Röhren (52a) die zylindrische Mantelröhre (51) der Walze im wesentlich vollständig gefüllt ist.
Walze gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem kleinen Durchmesser versehenen Röhren (52a) mit den dünnen Wänden, die den Kernteil (52) des Walzenrahmens bilden, aneinander durch Gießen mittels eines Mediums fixiert sind, wie beispielsweise Klebstoff, Kunststoff, Metall, Beton, Harz und Mikrokugeln oder einem Material einer gleichwertigen Art.
Walze gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungsmedium dazu gebracht wird, dass es in den Röhren (52a) strömt, die den Kernteil (52) des Walzenrahmens bilden.
Walze gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Mantel (11; 21; 41; 51) mit einer harten Beschichtung versehen ist, insbesondere eine keramische Beschichtung, eine metall-keramische Beschichtung oder dergleichen.
Walze gemäß einem der vorherigen Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zylindrischen Mantel (11; 21) der Walze und dem Füllstoffmaterial (12; 22) eine Isolationslage sitzt, die hohe Temperaturen und Druck toleriert.
Walze gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationslage aus einem keramischen Material hergestellt ist.
Walze gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Mantel (11; 21) der Walze mit einer Polymerbeschichtung versehen ist.
Verfahren für die Herstellung einer Walze mit einem Aufbau mit einem geringen Gewicht für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine oder für eine Papierfinishingvorrichtung oder Kartonfinishingvorrichtung, wobei bei diesem Verfahren der Walzenrahmen der Walze (10; 20; 40; 50) so ausgebildet wird, dass ein zylindrischer Mantel (11; 21; 41; 51) mit dünnen Wänden hergestellt wird und dass der zylindrische Mantel (11; 21; 41; 51) gänzlich oder zumindest teilweise mit einem Füllstoffmaterial (12; 22; 42; 52) gefüllt wird, das ein geringes Gewicht hat aber eine Belastung in der Pressenrichtung gut aushält und das den Kernteil der Walze bildet, gekennzeichnet durch Bearbeiten von Orten oder Räumen in den Kernteil (42) des Walzenrahmens in jedes Ende der Walze, Fixieren von separaten Achszapfen (45) oder -sitzen direkt in den Kern in die Orte oder Räume, wobei mittels der Achszapfen (45) oder -sitze die Walze an den Stützkonstruktionen per Lager montiert wird, oder Einbauen von Kugellagern (49) in die Räume, wobei durch die Kugellager die Walze an den Stützkonstruktionen mittels sich nicht-drehender separater Achszapfen (45a) montiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 22, gekennzeichnet durch Dimensionieren des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) der Walze (10; 20; 40; 50) in Übereinstimmung mit den Biegeanforderungen der Walze und Dimensionieren des Füllstoffmaterials (12; 22; 42; 52) in der Walze in Übereinstimmung mit der auf die Walze aufgebrachten Pressbelastung.
Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch Füllen des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) mit dem Füllstoffmaterial durch Gießen.
Verfahren gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen ausgeführt wird, wenn der zylindrische Mantel (11; 21; 41; 51) bei der vertikalen Position ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch Gestalten des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) aus einem Metallmaterial, insbesondere Stahl.
Verfahren gemäß Anspruch 26, gekennzeichnet durch Mantelhärten der Außenfläche des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) des Walzenrahmens.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 27, gekennzeichnet durch Herstellen des zylindrischen Mantels (11; 21; 41; 51) aus einem Verbundmaterial durch Wickeln.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, gekennzeichnet durch Verwenden von Beton als das Füllstoffmaterial (12; 22; 42).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 29, gekennzeichnet durch Anwenden von innen verstärktem Beton, insbesondere faserverstärktem Beton, als das Füllstoffmaterial (11; 21; 42).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial (12; 22; 42) syntaktischer Schaum ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial (12; 22; 42) PVC-Schaum ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial (12; 22; 42) Aluminiumschaum ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit dem Gießen des Füllstoffmaterials (22) in das Innere des zylindrischen Mantels (21) des Walzenrahmens Rohre (26) eingepasst sind, die sich im Wesentlichen in der axialen Richtung des Walzenrahmens von Ende zu Ende in den Walzenrahmen erstrecken und die an der Innenfläche des zylindrischen Mantels (21) angebracht sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffmaterial (12; 22; 42) aus einem Zellularmaterial besteht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (52) des Walzenrahmens aus Röhren (52a) besteht, die einen kleinen Durchmesser im Vergleich zu dem Durchmesser der zylindrischen Mantelröhre (51) und dünne Wände haben und parallel zu der Achse der zylindrischen Mantelröhre (51) sitzen, wobei mit den Röhren (52a) die zylindrische Mantelröhre (51) der Walze im Wesentlichen vollständig gefüllt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem kleinen Durchmesser versehenen Röhren (52a) mit den dünnen Wänden, die den Kernteil (52) des Walzenrahmens bilden, aneinander durch Gießen mittels eines Mediums fixiert werden, wie beispielsweise Klebstoff, Kunststoff, Metall, Beton, Harz und Mikrokugeln, oder einem Material einer gleichwertigen Art.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 37, gekennzeichnet durch Versehen des Walzenrahmens mit einer Beschichtung (13; 33), die an dem zylindrischen Mantel (11; 21; 41; 51) fixiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) eine Polymerbeschichtung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) eine Keramikbeschichtung, eine Metall-Keramik-Beschichtung oder dergleichen ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Walze, die hergestellt wird, als eine erwärmbare Metallmantelwalze arbeiten soll, in Verbindung mit der Herstellung zwischen dem Füllstoffmaterial in der Walze und dem metallischen zylindrischen Mantel eine Isolationslage, die hohe Temperaturen und Druck gut toleriert, eingepasst wird, bevor das Füllstoffmaterial gegossen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationslage aus einem keramischen Material hergestellt wird.