DE8436564U1 - Mittels eines Wärme übertragenden Mediums beheizbare Kalanderwalze - Google Patents

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE · F. POLLMEIER - 4 3. 12. 1984 g.ni 74 335

Walzen IrIe GmbH, Hüttenweg 5, 5902 Netphen 3 - Deuz

Medium definierte Wege vorgeben, die definierte und durch die erreichbare Strömungsintensität günstige Bedingungen für den Wärmeübergang schäften. Gegenüber vorbekannten, mit entsprechenden Kanälen ausgestatteten steheizbaren [Kalanderwalzen ergibt sich der Vorteil der Ersparnis einer Vielzahl von schräg verlaufenden Anschluß- sowie Verbindungsbohrungen und ein einfacher paralleler Betrieb sämtlicher Kanäle.

Mittels eines Wärme übertragenden Mediums beheizbare Kalanderwalze

Die Neuerung betrifft eine beheizbare Kalanderwalze mit einer Vielzahl von unterhalb ihrer Mantelfläche vorgesehenen achsparallelen Kanälen für den Durchsatz eines die Aufheizung bewirkenden thermischen Übertragungsmediums, die beidseitig mit Flanschzapfen verbünden ist, und bei der unter den Zentrieransätzen der Flansche der Flanschzapfen anstehende Bereiche der Stirnflächen der Kalanderwalzen gegen diese zur Bildung von den Kanälen Ubertragungsmedium zu- bzw. abführenden Spalten zurücktreten, die über Flanschzapfen axial durchsetzende Bohrungen anschließbar sind. j

Derartige beheizbare Kalanderwalzen werden insbesondere in | der Papier-, Gummi- und Kunststoffindustrie verwendet, und in ihrem Aufbau sind sie aus dem DE-GM 84 10 839.8 bekannt. Bewährt hat sich hierbei, daß die Kanäle dem thermischen

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In der Praxis hat es sich allerdings gezeigt/ daß in vielen Fällen es gar nicht erwünscht ist, die Kalanderwalze in ihrer ganzen Lange gleichförmig zu beheizen bfcw. auf gleiche Öberflächentemperatur zu bringen. Insbesondere bei der Papierherstellung trocknen Randbereiche der Papierbahn schneller als deren mittlere Bereiche, die bereits trockneren Randbereiche übernehmen zwar entsprechend ihrerer geringeren V7ärms-1 ö-i4-nn.t t.Ton-1 rröv Ta7K-»-ττϊ/a trrnn rle^ir VaT anrlartiTal "7O . ri-i ο γΙογπϊιλγΉ ΉοίγΙ —

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endig durch geringere Wärmeabnahme höhere Temperaturen erreicht, als wesentlich aber erweist sich die Ungleichförmigkeit der Papierbahn entlang ihrer Breite, die Schwierigkeiten beim Wickeln des Papieres bedingt, und diese Ungleichförmigkeiten führen dazu, daß relativ breite Randstreifen ihrer Ab-, weichungen wegen sich als nicht verwertbar erweisen. Zwar lassen sich Verdrängerkörperwalzen so aufbauen, daß zur Verbesserung dieser Randbedingungen von den Rändern der Papierbahn bestrichene Walzenenden nicht mehr beheizt werden; bei mittels achsparalleler Kanäle beheizten Kalanderwalzen jedoch wird die Kalanderwalze entlang der Länge der Kanäle und damit praktisch entlang ihrer gesamten Länge beheizt. Des weiteren hat es sich gezeigt, daß die Kanäle,. um In die J hinter den Ansätzen der Flanschzapfen gebildeten Spalte mün-

j den zu können, verhältnismäßig tief unter der Mantelfläche

der Kalanderwalze anzuordnen waren.

Die Neuerung geht daher von der Aufgabe aus, beheizbare Kalanderwalzen der bezeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß sie mit relativ geringem Aufwände und ohne Beeinträchtigung ihrer mechanischen Stabilität nur'innerhalb eines vorgegebenen, mittleren Mantelbereiches wirksam beheizbar sind und Endbereiche vorgegebener Länge von der Beheizung ausgeschlossen sind, wobei gegebenenfalls ein geringerer Abstand der Kanäle von der äußeren Mantelfläche der Kalanderwalze erreichbar ist.

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ψ Gelöst wird diese Aufgabe, indem von den Spalte begrenzenden

j, Bereichen der Stirnflächen der Kalanderwalze eine Schar

entlang von Mantelliriieh eines Kegelstumpfes divergierenden Bohrungen ausgeht, die jeweils in einen der Kanäle einmünden, und indem die Kanäle beidseitig außerhalb der Einmündungen geschlossen sind. Bei dieser Lösung werden zwar an sich bereits bekannte Anschlußbohrungen für die Kanäle hergestellt j gegenüber den Vgrbekannten jedoch, die von den Mündungen der Kanäle aus zur Mitte der Kalanderwalze hin konvergieren, sind diese von Randbereichen der die Spalte be-/ grenzenden Ausnehmungen zur Mittelebene der Kalanderwalze

divergierend so· ausgerichtet, daß sie auf die Kanäle treffen. Damit ist es nicht mehr erforderlich, die Kanäle so zu führen, daß sie iir Bereiche des Spaltes selbst münden. Die Bohrungen gestatten es, den Endbereich der Kanäle stillzulegen, so daß sie zur Aufheizung der Kalanderwalze nicht mehr beizutragen vermögen. Gegenüber den bekannten, konvergierenden Bohrungen zeichnen sie sich durch eine relativ geringe Länge und damit einen geringen Aufwand aus - abgesehen davon, daß die bekannten Bohrungen das anstehende Problem nicht, zu lösen vermochten, die wirksame Länge der die Heizung bewirkenden Kanäle auf die vorgesehene Breite von bspw. Papierbahnen abzustellen, wobei im Interesse geringen Randverschnittes Kalxbrierungsfehler, die beim Stoffauflauf, in der Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie und dergleichen auftraten, gegebenenfalls noch berücksichtigt werden können.

Um die effektive Länge der Kanäle sicher zu begrenzen, hat es sich bewährt, nicht nur deren Mündung zu verschließen, n. sondern zweckmäßig in deren Enden Verschlußstopfen einzu-

i\ bringen, die sich im wesentlichen von der Mündung der Kanäle

jg bis zur Einmündung der Bohrungen erstrecken. Andererseits

i< ist es aber auch möglich, Verschlußstopfen bis zur Einmündung

%_ der Bohrungen vorzuschieben und dort zu verankern. Bewährt

f. haben sich in den Mündungen der Kanäle angeordnete Verschluß-

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stopfen, die mit mindestens einer in eine Nut eingelegten _; Dichtung ausgestattet sind. Das Einbringen der Bohrungen wird vereinfacht und erleichtert, wenn die stirnseitigen Ausnehmungen der Kalanderwalzen Profilbereiche aufweisen, '■ die senkrecht zu den Bohrungen verlaufen und deren Mündungen | aufweisen, so daß die Bohrungen senkrecht in die sie aufneh- '|

menden Flächen eingebracht werden. Bspw. zur Senkung des Gewichtes der Kalanderwalzen ist es möglich, ihren Kernbereich auszubohren und mindestens einseitig den Kernbereich durch eine diesen übergreifende Scheibe abzuschließen. Bei beidseitig abgeschlossenen Kernbereichen läßt sich zur weiteren Gewichtsverminderung des Medium von diesen fernhalten, auch wenn bspw. ein den Vorlauf des Mediums bewirkendes Rohr den Kernraum durchstößt. Andererseits kann ein nur einseitig, bei der Anordnung entsprechender Öffnungen auch ein zweiseitig abgeschlossener Kernbereich den Vorlauf des Mediums übernehmen .

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im einzelnen sind die Merkmale der Neuerung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Figur 1 im Längsschnitt eine Kalanderwalze, bei der das Zu- und Abführen des thermischen Mediums über die beiden einander gegenüberliegenden Flanschzapfen vorgenommen werden,

Figur 2 einen gleichartigen Längsschnitt durch eine Kalanderwalze, bei der das Zu- und Abführen des thermischen Mediums konzentrisch über einen Flanschzapfen erfol- | gen / und >'

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Figur 3 in zwei einander gegenüberstehenden abgebrochenen Längsschnitten zwei Ausführungen von Kalanderwalzen mit ausgebohrtem Kernbereich.

In Fig. 1 ist eine Kalanderwalze 23 gezeigt, deren beidseitige Stirnflächen 24 jeweils mit einem Flanschzapfen 25 bzw. 26 ausgestattet sind, dessen Flansch 27 bzw» 28 mit de:, ihn aufnehmenden Stirnfläche verschraubt ist, und die jeweils mit einem Ansatz 29 zentrierend in eine in die Stirnfläche 24 eingebrachte Ausnehmung 30 derart eingreifen, daß zwischen der freien Stirnfläche des Ansatzes 29 und der Grundfläche der Ausnehmung 30 ein Spalt 31 freibleibt.

In gleichmäßiger Teilung und in gleichen Abständen von der freien Mantelfläche ist die Kalanderwalze 23 von achsparallelen Kanälen durchzogen, die jeweils in den Stirnflächen münden. Die Ausnehmungen 30 weisen einen kegelstumpfmantelförmigen Bereich 33 auf, von dem aus senkrecht Bohrungen 34 zur Mittelebene der Kalanderwalze hin divergierend so ausgehen, daß jede der Bohrungen 34 in einen der Kanäle 3 2 einmündet. Da die Mündungen der Kanäle 32 bereits von den Flanschen 27 bzw. 28 übergriffen und abgeschlossen sind, sind damit bereits die Mündungsbereiche der Kanäle bis zur Einmündung der Bohrungen dem eigentlichen Kreislauf des Heizmediums entzogen. Im vorliegenden Falle jedoch wird die wirksame Länge der Kanäle zusätzlich und definiert durch in die Mündungen der Kanäle eingeführte Verschlußstopfen 35 bewirkt, die bis zum Bereiche des Einmündens der Bohrungen den Mündungsbereich der Kanäle ausfüllen und zweckmäßig zusätzlich abgedichtet sind. Die Fig. 1 zeigt hierbei in die Mündungsbereiche eingeschobene Verschlußstopfen 53, die mit einer einen als Dichtung vorgesehenen O-Ring aufnehmenden Nut versehen sind. Die Fixierung der Verschlußstopfen kann durch Schraubgewinde/ Spreizelemente, rastende Sicherungsringe oder den den Mündungsbereich bzw. eine Flanke einet im Mündungsbereich vorgesehenen Ausnehmung über-

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greifenden Kopf des VerschlußStopfens bewirkt sein; im

vorliegenden Falle ist der Mündungsbereich mit etwas größerem I
I Durchmesser ausgeführt als der eigentliche Kanal, so daß die

I Frontpartie des VerschlußStopfens durch den gebildeten Ansatz

j gehalten wird, während seine gegenüberliegende Stirnfläche

I durch den übergreifenden Flansch gestützt ist. Zur Befestigung

I der Flanschzapfen 25, 26 in exakt vorgegebener Position wer-

I den nicht nur die Ansätze 29 den Ausnehmungen 30 zentrierend

I angepaßt, zusätzlich sind noch den exakten Sitz überwachende,

jf in Paßbohrungen eingreifende Paßstifte 36 vorgesehen, während

ί die eigentliche Verbindung vermittels spannender Schrauben 37

\ bewirkt wird.

Die Flanschzapfen 25 und 2G sind jeweils durchbohrt und an f ihr ^n freien Enden mit Anschlußköpfen versehen. So kann das

L thermische Medium dem Anschlußkopf des Flanschzapfens 26 zu-

jj geführt werden und erreicht durch die axiale Bohrung des

' Flanschzapfens den diesem vorgeordneten, als Verteiler wirkenden Spalt. Von diesem Spalt 31 aus wird das thermische Medium mittels der Bohrungen 34 den Kanälen 32 zugeführt und von diesen über weitere Bohrungen 34 dem dem Flanschzapfen 25 vorgeordneten Spalt, von dem es durch die axiale Bohrung '■' des Flanschzapfens 25 dessen Anschlußkopf zugeleitet wird,

von dem es dann zweckmäßig über entsprechend flexible Leitungen dem ortsfesten Netz zugeführt wird. Damit werden die Kanäle 32 definiert gespeist, so daß auch deren Erwärmung und Temperatur sich als definiert zeigen. Die Bohrungen 34 kürzen die Länge der Kanäle beidendig jeweils so ab, daß nur eine, i entsprechend einer Papierbahnbreite abgestellte effektive

I Länge e der Kalanderwalze tatsächlich beheizt wird, die um

I nicht beheizte Randbereiche vorgegebener Länge innerhalb der

Gesamtlänge 1 der Kalanderwalze liegt.

In Fig* 2 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem, bspw. im Falle angetriebener Walzen, das Zu- und

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Abführen des thermischen Mediums gemeinsam über einen der Flanschzapfen 39 erfolgt, während der Flanschzapfen 38 für den Antrieb freibleibt. Auch hier ist die Kalanderwalze beidseitig mit im Verein mit den Ansätzen der Flanschzapfen Spalte 31 begrenzenden Ausnehmungen ausgestattet, und auch hier gehen von den Ausnehmungen divergierende Bohrungen 34 aus, die in Kanäle 32 einmünden, von denen weitere Bohrungen 34 zum gegenüberliegenden Spalt führen. Die Zuführung des thermischen Mediums erfolgt hier auf der gleichen Seit.e wie das Abführen über einen entsprechend ausgebildeten, am freien Ende des Flanschzapfens 39 vorgesehenen Anschlußkopf 42. Von diesem Anschlußkopf 42 führt ein Einströmrohr 41 bis auf den Grund der Ausnehmung der Stirnseite, wobei das in der Kalanderwalze abgedichtete Einströmrohr 41 in eine zentrale Bohrung 40 der Kalanderwalze übergeht, die bis zum gegenüberlie-.genden Spalt 31 führt. Von hier aus vermag das thermische Medium entsprechend den durch Pfeile angedeuteten Richtungen über Bohrungen 34 in die Kanäle 32 zu gelangen, von denen sie über weitere Bohrungen 34 den gegenüberliegenden Spalt erreichen, von denen aus das thermische Medium im zwischen dem Einströmrohr 41 und der Axialbohrung des Flanschzapfens 39 den Ausströmbereich des Anschlußkopfes 42 zu erreichen vermag. Auch hier wiederum wird nur eine effektive Länge e der Gesamtlänge 1 der Kalanderwalze beheizt, während definierte, vorgegebene Randbereiche ohne besondere Heizwirkung bleiben.

In der Fig. 3 sind abgebrochen zwei unterschiedlich ausgebildete Endbereiche von Kalanderwalzen einander gegenübergestellt gezeichnet. In der unterbrochen gezeigten Kalanderwalze 4 3 ist zur Verringerung des Gewichtes ein Kernbereich 44 ausgebohr. Der Mantelbereich weist die achsparallel gebohrten Kanäle 45 auf, die beidendig durch Verschlu.ßstopfen 46 abgesperrt sind. Beide Enden des Kernbereiches sind durch Scheiben 48 bzw. 49 abgeschlossen, Wobei zur Erläuterung der Möglichkeiten eine im Querschnitt im wesentlichen ke^elmantelförmige Scheibe 48

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einer plan ausgebildeten Scheibe 49 gegenübergestellt ist. In der Praxis wird man beidendig gleiche Scheiben Vorsehen und sich entweder für die strömungstechnisch günstiger geformte Scheibe 48 oder die einfacher herzustellende ebene Scheibe 49 entschließen* Entsprechend sind auch die Ansätze der Flanschzapfen 50 bzw. 51 ausgebildet/ so daß sich ein kegelmantelförmiger bzw. ein scheibenförmiger Spalt 52 bzw. 53 ergeben.

Auch hier bieten sich wiederum die Möglichkeiten des beidseitigen Zu- und Abführens des thermischen Mediums insbesondere für nichtangetriebene Kalanderwalzen, während bei angetriebenen zur Entlastung der Antriebsseite es vorgezogen wird, das Zu- und Abführen über den gleichen Flanschzapfen zu bewirken. Im Falle der Benutzung beider Walzenzapfen genügt es, eine der beiden Scheiben vorzusehen, und bei der Anordnung zweier Scheiben lassen sich definierte Spalte in Verbindung mit einem das Gewicht der Walze noch weiter absenkenden, vom thermischen Medium freibleibenden Kernraum erreichen. Die eine bzw. die beiden verwendeten Scheiben sind hierbei geschlossen ausgebildet.

Werden das Zu- und das Abführen des thermischen Mediums über den gleichen Walzenzapfen erreicht, so kann dieser mit einem kurzen, nur bis zur angrenzenden Scheibe geführten Einströmrohr 54 versehen sein; in diesem Falle füllt das thermische Mediom den Kernbereich aus, und sein gegenüberliegendes Ende ist entweder mit einer eine Öffnung aufweisenden Scheibe versehen oder bleibt ohne Scheibe. Andererseits kann, wie strichpunktiert angedeutet, das Einströmrohr auch bis zur gegenüberliegenden Scheibe geführt und in dieser abgedichtet abgestützt sein. In diesem Falle läßt sich der Kernbereich vom thermischen Medium freihalten, und das Gesamtgewicht der Kalanderwalze ist entsprechend verringert.

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In allen diesen Fällen laßt sich mit relativ geringem Auf= wände eine intensiv beheizbare Kalanderwalze erzielen, bei der die Mantelfläche der Kalanderwalze nur entlang einer vorgegebenen Länge beheizt wird, die geringer ist als die Gesamtlänge des Wälzenmäntels.

Claims (8)

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER ICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 3. 12. 1984 g.ni 74 335 Walzen IrIe GmbH, Hüttenweg 5, 5902 Netphen 3 - Deuz Schutzansprüche

1. Beheizbare Kalanderwalze mit einer Vielzahl von unterhalb ihrer Mantelfläche vorgesehenen achsparallelen Kanälen für den Durchsatz eines die Aufheizung bewirkenden thermischen Übertragungsmediums, die beidseitig mit Flanschzapfen verbunden ist, und bei der unter den Zentrieransätzen der Flansche der Flanschzapfen anstehende Bereiche der Stirnflächen der Kalanderwalze gegen diese zur Bildung von den Kanälen Übertragungsmedium zu- und abführenden Spalten zurücktreten, die über Flanschzapfen axial durchsetzende Bohrungen anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet,

daß von den Spalte(31) begrenzenden Bereichen der Stirnflächen (24) der Kalanderwalze (23, 43) eine Schar entlang von Mantelliriien eines Kegelstumpfes divergierenden

* Bohrungen (34, 47) ausgeht, die jeweils in einen der Ka

näle (32, 45) einmünden, und daß die Kanäle beidseitig außerhalb der Einmündungen geschlossen sind.

2. Beheizbare Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß Verschlußstopfen (35, 46) der Kanäle (32, 45) sich im wesentlichen von deren Mündung bis zur Einmündung einer der Bohrungen (34, 47) erstrecken.

3. Beheizbare Kalanderwalze nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

in den Mündungen der Kanäle (32, 45) angeordnete, mit mindestens einer in eine Nut eingelegten Dichtung ausgestattete Verschlußstopfen.

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4. Beheizbare Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet/ daß die stirnseitigen Ausnehmungen (30) der Kalanderwalze (23, 43) Profilbereiche (33) aufweisen, die senkrecht zu den Bohrungen (34, 47) verlaufen.

5. Beheizbare Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kernbereich (44) ausgedreht ist und mindestens einseitig der Kernbereich durch eine diesen übergreifende Scheibe (48, 49) abgeschlossen ist.

6. Beheizbare, insbesondere nicht angetriebene Kalander walze nach Anspruch ί,

dadurch gekennzeichnet, daß einer der Flanschzapfen (25) eine bis zum ihm vorgelagerten Spalt (31) führende zentrale Zuleitungsbohrung und der andere (26) eine aus dem ihm vorgeordneten Spalt führende Ableitungsbohrung aufweist.

7. Beheizbare, insbesondere angetriebene Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zentrale Bohrung (4 0) und einer der Flanschzapfen (39) einen Anschlußkopf (42) für das Zu- und Abführen des thermischen Mediums sowie eine bis zum vorgeordneten Spalt (31) führende Bohrung aufweist, und daß diese Bohrung ein zentrales, bis in die zentrale Bohrung (40) der Kalanderwalze (23) führendes, die Bohrung des Flanschzapfens (39) unter Bildung eines rohrmantelförmigen Freiräumes durchstoßendes Ro.hr (.41) aufweist.

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8. Beheizbare Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (31) flach kegelmantelformig verlaufen.

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