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DE8613757U1 - Vollwalze für einen Kalander

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Publication number: DE8613757U1
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Authority: DE
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Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1986-10-16
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Description

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Die Neuerung betrifft eine Vollwalze für einen Kalander, wie sie in Papier- und Textilmaschinen verwendet wird.

Beim Kalandern (Satinieren) werden zwei Grundkategorien von Walzen eingesetzt: 1) geschliffene, polierte und verchromte Stahlwalzen, die für besondere Zwecke graviert werden, und 2) Vollwalzen mit der Art einer Füllung, die sich nach der Art des gewünschten Endeffektes, den Arbeitstemperaturen und -drücken richtet.

Eine Art von Kalanderwalzen besteht aus einem inneren Stahl kern oder einer Welle und einem diese umgebenden Hauptkörper aus Papier oder Tuch, zusammengesetzt aus einem Stapel von Füllern oder Scheiben, die ihm übergeschoberv werden, während der Stapel mittels eines hydraulischen Widers zusammengepresst wird, um eine im wesentlichen feste zylindrische Form zu erzielen. Bei der Bildung von Walzen werden diese weiterhin mit einander gegenüberliegenden metallischen Endköpfen versehen, die mittels Muttern an ihrer Stelle gehalten werden und zwischen denen der Stapel in seinem hart zusammengedrückten Zustand gehalten wird. Die zusammengepresste Walze wird gegebenenfalls geschliffen und fertigbearbeitet, um eine glatte und harte Außenfläche zu erzielen.

Die Füller »us Papier oder Tuch wurden in Scheiben- oder Achteckform in Übergröße von etwa 1/2" über dem beabsichtigten Durchmesser der Fertigwalze zugeschnitten und die Endköpfe außerhalb des Stapels von Füllern wurde gewöhnlich so bemessen, um sie dem beabsichtigten Durchmesser der Fertigwalze anzupassen.

Die inneren Öffnungen in den Füllern wurden gewöhnlich so bemessen, daß ein Festsitz zwischen Füller und Welle von 1030" auf 0,035" (2616,2 mm χ 0,089mm) geschaffen wird, wobei natürlich eingeräumt wird, daß beim

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Pressen einer im Bau befindlichen Walze Hohlräume zwischen Füller und Welle auftreten.

Es ist bekannt, ein Epoxydharz in die Hohlstellen oder -räume zwischen |

Füllern und Welle zu pumpen. Es war auch bekannt, die mittleren Öffnungen der Füller etwas kleiner als der empfohlene Festsitz zu bemessen, dann die Füller auf einer Welle von kleinerem Durchmesser vorzuspannen, dann die Füller zu entnehmen und sie im vorgespannten Zustand auf die dauernde Welle zu bringen. Solche Techniken boten nur gemischte Resultate in Bezug auf einen erfolgreichen Walzenaufbau.

Die Endköpfe haben Übergröße im Außendurchmesser um 1/4" (ca. 62 mm) über und über den Außendurchmesser der Füller mit Übergröße hinaus.

Wo Scheiben mit achteckiger Ausbildung verwendet werden können, haben sie Übergröße um 1/4 " , gemessen bis zu den Ecken des Achteckes, um sicherzustellen, daß das gesamte Füllmaterial während des Walzenaufbaus zusammengepresst wird. Auch hier erhalten die Endköpfe eine Übergröße im Durchmesser um 1/4 " überfjnd über den Außendurchmesser der Füller hinaus.

Nach früheren Techniken ermöglicht das nicht zusammengepresste Papier oder Tuch außerhalb der zylindrischen Ebene zwischen den Umfangskanten ^- der einander entgegengesetzten Endköpfe ein Dehnen des Papiers oder Tuches von der Welle weg mit einer darauffolgenden Ballung oder Material Verdrängung an der äußeren Umfangskante des Füllers, sobald ein Zusammenpressen eintritt.

Demgegenüber neigt im Prozeßverlauf die Papier- oder Tuchfüllung in wünschenswerter Weise zum Dehnen radial einwärts zur Welle hin eher als weg von dieser.

Wenn genügend viele Füller auf der Welle zusammengepresst worden sind, um die gewünschte richtige Walzenlänge zu erreichen, wird das obere Ende durch den Endkopf und die Muttern auf dem oberen Wellenende verriegelt.

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Die äußere Walzenfläche wird dann maschinell (spanabhebend) bearbeitet, Um den gewünschten fertigen Walzendurchmessör zu erreichen.

Der Endwalzendurchmesser kann denkbar zwischen ungefähr 6" (15,24 mm) bei einer effektiven Arbeitswalzenlänge zwischen 45" (114,3 mm) bis zu 350" (889 mm) betragen.

Die jetzigen Walzenmaße richten sich je nach Durchmesser und Länge nach verschiedenen Faktoren einschl. der Betriebsart, in welcher der Einsatz erfolgt, nach der Ausbildung des Unterbringungsgerätes, in dem der Einbau vorgesehen ist, und schließlich nach der Art der Fertigbearbeitung, die damit zu erzielen erwünscht ist.

Zwei Arten von Fasermaterial werden im allgemeinen zum Füllen verwendet, wobei die eine eine ungerichtete oder laminierte Materialbahn und die andere eine gerichtete Materialbahn darstellt. Beim Pressen einer gerichteten Papierbahn dehnt sich der Innendurchmesser nach innen bis zur Form eines Ovals aus. Um dies zu vermeiden, wird das Papier gewöhnlich unregelmässig gedreht. Dies bedeutet, daß jedes Blatt des Stapels vom vorhergehenden, nächstllegenden Blatt um einige Grad versetzt wird. Ein solches Drehen bewirkt oft eine Verdrehung der Papiersäume unter Druck. Wenn die Säule nicht dicht auf der Welle anliegt, wird das Papier einfach verdreht, wenn es gepresst wird. Bei dichter Anlage auf der Welle, um dadurch die Verdrehung zu verhindern, entstehen Restkräfte, wenn die Walze geschlossen wird, und in Verbindung mit dem Festsitz des Papiers auf der Welle, kann Papierriß am Kern bewirkt werden. Statt sie zu verdrehen, werden die Blätter so zusammengetragen, daß jedes Blatt um 90° zum vorhergehenden Blatt versetzt wird, d.h. sie wechseln zwischen in und quer zur Maschinenrichtung.

Bezugnehmend auf die frühere Technik wird infolge der unter dem axialen Zusammenpressen erzeugten gewaltigen Kräfte manchmal ein Lufthohlraum zwischen der Füllung und der Welle mit schädlichen Auswirkungen und Nachteilen für die Walzenfunktion. Schlimmer noch ist, daß eine physische Beseitigung des Lufthohlraumes äußerst schwer zu erreichen

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sein kann. Nach der Vorrichtung der Anmeldung wird der Paßsitz der Füllung auf der Welle Verbessert und der erwähnte Lufthohlraum zwischen Füllung und Welle Wirksam behoben.

Versuche haben ergeben, daß Füller nach der früheren Technik, die einer Welle übergeschoben und zusammengepresst werden, dazu neigen, sich von der Welle wegzudehnen. Dies wäre eine vernünftige Erklärung betr. Lufteinschluß= Jedoch ist. Luftentzug an und für sich nicht alles, was beim Aufhau einer einwandfreien Walze mitspielt.

Jene Versuchsreihe hat weiter zur Technik der Steuerung der Ausübung einer Druckkraft auf die Füllung geführt, so daß nunmehr diese Kraft hauptsächlich an einer Stelle ausgeübt wird, die radial vom Wellenumfang abgesetzt ist und denselben ringsum umgibt.

Eine solche Stelle oder Ring definiert den Schwerpunkt, durch welchen die erzeugte Druckkraft konzentriert wird.

Die Stelle (geometrischer Ort) oder der Ort L wird gemessen nach der Oberfläche der Scheiben und ist örtlich so festgelegt, daß die Oberfläche außerhalb des Ortes praktisch gleich der Oberfläche innerhalb des Ortes.

^h Dies bedeutet, daß die Orte der beiden einander gegenüberliegenden Endköpfe lotrecht fluchten und erleichtert die Konzentration der ausgeübten Druckkraft entlang einem Schwerpunkt, der durch jeden "Ort" bestimmt wird, welcher radial vom Wellenumfang abgesetzt ist und diesen ringsum umgibt, ferner entlang einer Kreisebene, die lotrecht mit den Orten an den entgegengesetzten Endköpfen fluchtet, wo die Oberfläche des Stapels außerhalb der Kreisebene praktisch gleich der Oberfläche des Stapels innerhalb der Kreisebene ist.

Gerade diese strategische Lage dieses Ortes, welche der Struktur Stabilität verleiht, so daß die Endköpfe oder Ringe nicht kippen oder während des Zusammenpressens verformt werden.

Die Ausbildung des Ortes wird bestimmt durch eine Winkellage der -

Außenfläche jedes Endkopfes radial außerhalb dieses Ortes. Innerhalb des \

Ortes bestimmt die Außenfläche jedes Endkopfes eine deutliche Ausgangs- %

u/inkellage, welche dann in eine horizontale Fläche übergeht, die sich |

radial einwärts bis zum Umfang der mittleren Öffnung des Endkopfes er- |

streckt. Bei Beendigung des Walzenaufbaues können die Außenflächen jedes |

Endkopfes auf eine abgeflachte Oberfläche bearbeitet werden. '"

I Frühere Erprobungen offenbarten Verformungen in den Endköpfen oder 1

Ringen infolge der Stärke der erzeugten Druckkräfte, so daß man zu einer |

negativen Neigung ihrer Innenflächen, d.h. den Innenseiten, welche den |

Füllern direkt gegenüber liegen, Zuflucht nahm, wobei die Neigungen in i

einem Winkel zur Erzeugenden der Welle verlaufen. Die gewünschte f

Konizität in jedem Falle wurde in der Größenordnung zwischen Tangente \ 0.00833 und Tangente 0.05000 festgelegt. Bei solcher negativer Konizität

entwickelte die erzeugte Druckkraft eine radial einwärts gerichtete j·

Komponente, welche die Füller einwärts zur Welle hin drückte, wobei die ;

I vorerwähnte Biegung der Endköpfe vermieden wurde. \

Die weitere Entwicklung gab Anlaß zur Bestimmung, daß die Kraft auf die |

I Endköpfe wirken und in einem Ring oder Ort konzentriert werden sollte. J Dieser Ort sollte die Welle umschreiben und lotrecht mit einer gedach- \ ten Kreisebene durch die Füllung fluchten, wo die Oberfläche des Füllers " außerhalb der Ebene praktisch gleich der Oberfläche des Füllers innerhalb dieser Ebene sein würde.

Die Neuerung wird nun eingehender in Verbindung mit den beifolgenden
Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigen

Figur 1 eine Seitenansicht der gefüllten Walze nach der Neuerung;

Figur 2 eine Stirnansicht der Walze nach Figur 1; i

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Figur 3 eine maßgleiche, bruchstückartige Ansicht eines Endes der Welle I mit darauf übergeschobenen Füllern;

Figur 4 eine Ansicht nach Linie 4-4 der Figur 3;

Figur 5 eine vergrößerte, bruchstückartige Schnittansicht einer Walze, die einen Endkopf mit einer Innenseite in negativ geneigter Ausbildung;

f Figur 6 eine kleinmaßstäbliche Schnittansicht einer Walze während der Konstruktion, welche die Walze im Zustand des Aufbaues mit den Füllern an ihrer Stelle auf der Welle, die einander gegenüber liegenden Endköpfe in ihrer Lage und den Druckkolben und Preßblock in Preßstellungen zeigt;

Figur 7 eine Draufsicht auf eine fertiggestellte Walze mit einem fertigbearbeiteten Endkopf, und

Figur 8 eine schematische Ansicht, welche die Wirkung der Massenver-

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drängung in Füllern, wie sie bei älteren Walzenbautechniken \

auftritt, darstellt.

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Die Scheiben werden stapelweise über die Welle geschoben, wie aus Figur 3 und 6 hervorgeht.

Ein unterer Endkopf 4 ist mit der Welle 2 oberhalb von der Mutter N f

verschraubt und eine Schließmutter ist auf die Welle geschraubt. Der Endkopf wird von der Mutter N mittels einer Vielzahl von Abstandsstücken S in Abstand gehalten, die auf die Welle geschoben und dazwischen verteilt werden.

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Der untere Endkopf ist so ausgebildet, daß er auf seiner äußeren, unteren Fläche einen Ort L oder Ring L bestimmt, wobei die Mantelfläche außerhalb des Ortes mit 4a und die Mantelfläche innerhalb des Ortes mit 4b bezeichnet wird, wie aus Figur 5 ersichtlich ist.

Die radial auswärts vom Ort L sich erstreckende Mantelfläche 7a ist unter einem Winkel vom Ort angeordnet.

Die Mantelfläche 7b unmittelbar radial innerhalb vom Ort L ist unter einem scharfen Winkel vom Ort angeordnet und geht an ihrem anderen Ende in eine horizontale ebene Fläche 7c über, die sich radial einwärts bis zur mittleren Öffnung 7d des Endkopfes erstreckt.

Der obere Endkopf 2 ist in gleicher Weise ausgebildet, so daß an seiner äußeren unteren Fläche der Ort L oder Ring L mit einer Mantelfläche 4a außerhalb des Ortes und einer Mantelfläche 4b innerhalb des Ortes bestimmt wird.

Die Mantelfläche 7a erstreckt sich radial auswärts vom Ort L und befindet sich unter einem Winkel vom Ort, und die Mantelfläche 7b unmittelbar radial innerhalb des Ortes und liegt unter einem scharfen Winkel vom Ort, wobei sie an ihrem anderen Ende in eine horizontale ebene Fläche 7c übergeht, die sich radial einwärts zur mittleren Öffnung 7d des Endkopfes erstreckt.

Der Außendurchmesser jedes Endkopfes wird etwas größer sein als der Außendurchmesser der Scheiben, wie am besten aus Figur 5 zu ersehen ist.

Die Innenfläche 2 jedes Endkopfes 4 weist eine konkave Seitenfläche oder negative Konizität auf.

Die Konizität verändert sich entsprechend der Dichte des gebrauchten Füllmaterials. Die Konizität müsste zwischen der Tangente O₄OSOOO im iFalle von Materialien geringster Dichte und der Tangente 0,00833 im Falle von Materialien größter Dichte schwanken. Dies bedeutet, daß der

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- 10 Winkel vorzugsweise in dem Maße abnimmt, wie die Dichte zunimmt.

Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Anordnung, wo der 'Ort' L direkt über und lotrecht fluchtend mit der Kreisebene durch die Scheiben liegt, wo die Mantelfläche der Scheiben außerhalb der Kreisebene praktisch gleich der Mantelfläche der Scheiben innerhalb der Kreisebene minus einer Mindesttoleranz für die Kraft ist, die zur Überwindung der geringsten Reibungskraft erforderlich ist, welche durch die Füller in ihrem Festsetz auf der Welle entwickelt wird. Diese Kraft ist o^ring aus dem Grunde, daß es sich um rnne kinetische Reibung handelt, welche während des Walzenbaues entwickelt wird, und wird zu einer statischen Reibung erst, wenn die Walze geschlossen wird.

Es wurde festgestellt, daß optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Konizität der Innen- und Außenflächen vom Ring oder 'Ort' L jeweils das 0,58fache der Dimension C in Figur 5 beträgt.

In Figur 8 wurde das Problem der älteren Technik mit dem sogenannten Material Verdrängungseffekt dramatisiert, das nunmehr mit der Erfindung überwunden wid.

Es wird die Kraft am Außendurchmesser der Füller entfernt, welche den _f~\ Material Verdrängungseffekt der Füller verursacht. Gemäss den Lehren der älteren Technik werden zwei Kräfte gebildet: 1) die Außenkraft der Füller 6', wenn sie Entlastung an ihrem Außendurchmesser vom Übergang aus einem zusammengepressten zu einem nicht zusammengepressten Zustand, woraus sich der Material Verdrängungseffekt ergibt, suchen, und 2) die normale lotrecht gerichtete Kraft oder Axiallast, wie sie durch den Kompressor erzeugt wird. Dies bedeutet, daß das nicht zusammengedrückte Papier oder Tuch außerhalb der zylindrischen Fläche, die zwischen den Umfangskanten der einander entgegengesetzten Endköpfe 4' begrenzt werden, eine Streckung des Papiers oder ^Tuches von der Welle V weg ermöglicht, wobei sich eine Ballung oder Material Verdrängung an den äußeren Umfangskanten der Füller bei eintretendem Druck ergibt.

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Claims

Schutzansprliche

1. Vollwalze für einen Kalander, gekennzeichnet durch eine lastaufnehmende Welle, einen Stapel von ringförmigen Füllern, von denen jeder unter einem Winkel von 90° zu jedem ihm anliegenden Füller angeordnet und der Welle übergeschoben ist, einen der Welle an jedem entgegengesetzten Ende des Stapels und außerhalb desselben übergeschobenen Endkopf, wobei an der Außenfläche jedes Endkopfes ein Ort L ausgebildet ist, der radial vom Wellenumfang abgesetzt ist und diese ringsum umgibt, und durch winkelig angeordnete Flächen an entgegengesetzten Seiten des Ortes radial einwärts innerhalb und radial auswärts außerhalb desselben begrenzt wird, und daß die Endköpfe zusätzlich negative Konizitäten an den Grenzflächen der Endkopfe und der entsprechenden Enden des Stapels zwecks Drückens der Füller einwärts zur Welle hin unter dem Einfluß der einwärts gerichteten Komponente der Druckkräfte aufweisen.

-2-

Telephon! Telex: Facslmlle/Telefäx: Bankkonten:

Lindau (O 83 B2j 5 43 74 (palenl-d) +49-8302-5027 Bayer, Vereinsbank Lindau (B) Nr, 120 8578 (BLZ 735 200 74)

25 Telegrammadresse: <6roypfl + lll · ·" J ' " HyjjbWirf^LiiJdau (B) Nl, 6670 278920(BLz 733 204 42)

Postscheckkonto Manchen 295 25-B09

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2. VoI !walze für einen Kalander nach Anspruch 1, gekennzei c tinet durch die Verbindung einer lastführenden Welle, einen der Welle übergeschobenen Stapel von Füllern, einen jedem Ende der Welle außerhalb des Stapels und im Zustand des Zusammendrückens mit demselben Endkopf, mit einem druckkraftlenkenden Ort L auf der äußeren Endfläche

ι jedes Endkopfes radial auswärts vom Wellenumfang und diesen ringsum umgebend, wie dies durch radial angeordnete Winkel flächen auf entgegengesetzten Seiten des Ortes bestimmt wird,

und wobei die innere Stirnseite jedes Endkopfes eine negative Konrzität ί C) an der Grenzfläche des Endkopfes und dem entsprechenden Ende des Stapels

• aufweist.

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