EP1575857A1 - Vacuum cooling roller - Google Patents

Vacuum cooling roller

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EP1575857A1
EP1575857A1 EP03775207A EP03775207A EP1575857A1 EP 1575857 A1 EP1575857 A1 EP 1575857A1 EP 03775207 A EP03775207 A EP 03775207A EP 03775207 A EP03775207 A EP 03775207A EP 1575857 A1 EP1575857 A1 EP 1575857A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
roller
vacuum
channels
vacuum cooling
Prior art date
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EP03775207A
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German (de)
French (fr)
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EP1575857B1 (en
Inventor
Bruno Holtmann
Konrad Dessovic
Rolf Metzger
Arno Zindel
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Bachofen and Meier AG Maschinenfabrik
Original Assignee
Bachofen and Meier AG Maschinenfabrik
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Publication date
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    • B65H20/00—Advancing webs
    • B65H20/12—Advancing webs by suction roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H27/00—Special constructions, e.g. surface features, of feed or guide rollers for webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H2301/50—Auxiliary process performed during handling process
    • B65H2301/51—Modifying a characteristic of handled material
    • B65H2301/514—Modifying physical properties
    • B65H2301/5144—Cooling
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    • B65H2406/33—Rotary suction means, e.g. roller, cylinder or drum
    • B65H2406/331—Rotary suction means, e.g. roller, cylinder or drum arranged for rotating while moving along material to be handled, e.g. rolling on material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2406/00—Means using fluid
    • B65H2406/30—Suction means
    • B65H2406/36—Means for producing, distributing or controlling suction
    • B65H2406/361—Means for producing, distributing or controlling suction distributing vacuum from stationary element to movable element
    • B65H2406/3612—Means for producing, distributing or controlling suction distributing vacuum from stationary element to movable element involving a shoe in sliding contact with flanges of a rotating element

Definitions

  • the invention relates to a vacuum chill roll for web-shaped materials, in particular for paper or board webs, plastic or metal foils, the jacket of which has air passage openings which can be acted upon by a negative pressure at least in the loop area of the web and have the means for cooling the jacket surface.
  • a roller for cooling or heating a material web is known from DE 198 14 597 C1.
  • the roller described there has a roll shell with a heat exchanger, which is arranged within the roll shell and is connected to a supply arrangement for the inflow and outflow of an outer, primary heat transfer fluid.
  • the secondary side of the heat exchanger includes the inner heat transfer fluid which is sprayed starting from the coaxially arranged heat exchanger against the inner roll shell, wherein the circuit has a pump assembly arranged in the roller. From the inner roll shell, the heat transfer fluid passes through the pump assembly back into the heat exchanger in the middle of the roller, where it delivers the heat absorbed to the primary-side circuit of the heat transfer fluid.
  • the cooling of the roller thus takes place on the inner surface of the roller, so that the outer surface of the roller is only indirectly cooled.
  • the described vacuum roller comprises a jacket which can be driven in rotation about a stationary inner component and has air passage openings on its entire lateral surface, and with a vacuum chamber which is arranged in the looping region of the material web and can be subjected to negative pressure.
  • the negative pressure passes through the inner tube and through holes through the jacket of the inner tube in the interior of the roller in the vacuum chambers and from there to the air passage openings.
  • a combined vacuum cooling roll is known from DE 41 18 039 A1.
  • grooves are provided, between which there are webs which support a perforated skin.
  • the grooves communicate with grooves in a stationary member which are connected to a vacuum shaft so that a tensile force is applied to the web of material by negative pressure while the cooling medium cools the web through the skin.
  • the cooling medium is supplied via a hollow shaft and passed via supply lines in a space located between an inner and outer drum shell. The spaces are separated by ribs that extend diagonally across the circumference of the drum shell. At the other end of the roller, the cooling medium is also led out again via pipes and a hollow shaft from the roller. The heat transfer takes place via an arranged on the roller thin skin on the outer heat jacket to the cooling medium. The heat transfer is made difficult by the many boundary layers and the vacuum in the grooves of the outer drum shell. Another disadvantage is the complex structure of the leadership of the cooling medium through the roller.
  • the invention has for its object to improve a vacuum chill roll to the effect that achieved with minimal design effort improved cooling of the roll shell and a as large and uniform negative pressure on the roll surface is generated.
  • the roller Since only holes and milled grooves are introduced into the roll shell and the supply lines also consist of holes, the roller is relatively easy to manufacture.
  • FIG. 1 shows the cross section through a vacuum cooling roll, which is accommodated in a machine frame.
  • the roller 1 shows a vacuum chill roll 1, which is suspended from two receptacles 2, 3 in the plant chair 4.
  • a bearing 5 In the receptacle 2 is a bearing 5 and in the receptacle 3 a bore 6 included.
  • the roller 1 consists essentially of a bearing part 7, a front flange 8, the roll shell 9, a further end flange 10, a fixed to the front flange pulley 11, a tubular inner member 12 and attached to the inner member 12 in axial Direction extending and radially extending partitions 13, 14 and the transverse to the axis and extending radially partition walls 15, 16.
  • the roll shell 9 is made of a metallic material having a thermal conductivity of at least 100 W / (m K), preferably aluminum is used. A steel will be used in the case, for example, if the material properties of the aluminum alloys are no longer sufficient for designing the design for large lengths of the rolls. To increase the friction and wear resistance, the surface of the roll shell 9 can be tempered.
  • the coating is preferably carried out by anodizing or plasma coating with ceramic materials.
  • the cooling channels 21 are introduced as axially extending over the roll length bores in the roll shell 9, while the distance between the cooling channels 10 mm to 100 mm, which are arranged distributed uniformly over the circumference.
  • the diameter of the holes is between about 8 mm and 30 mm, depending on the thickness of the material web.
  • the respective adjacent cooling channels 21 are flowed through in opposite directions.
  • the supply of the cooling medium takes place via a cooling channel 21 and the return of the cooling medium via a Zuzhoukühlkanai 21 arranged scaffold constitutionalkühlkanal 21.
  • the roll shell 9 thus follows each Zuzhoukühlkanal 21 a recirculation cooling channel 21. This has a decisive influence on the temperature distribution in the roll shell 9. If a roll shell 9 flows through in one direction only, the one end of the roll heats up more strongly than the other end due to the heated cooling medium, as a result of which the cooling medium is supplied. The result is a high temperature difference between the roll ends.
  • the cooling medium is fed to and removed from the roll jacket 9 on both sides via the end flanges 8, 10.
  • the principle of opposing behavior with regard to the cooling channels arranged next to one another is also maintained, so that there is a slight temperature difference at the ends of the rolls.
  • openings 22 are introduced in the region between the axially extending bores, the cooling channels.
  • the openings 22 serve as air passage openings for generating a negative pressure on the outer roller surface.
  • openings 22 of the same diameter are introduced into the roll shell 9 in a regular distribution.
  • a pattern generating parallelogram on the circumference of the roll can be achieved by arranging the openings 22 axially offset by 20 mm and in the circumferential direction by 30 mm.
  • the number of openings 22, depending on the required sub-pressure on the roll surface of 1 hole per 100 cm 2 to 100 holes per 100 cm 2 ver-changed.
  • the diameter of the openings 22 can vary from 1 mm to 10 mm. So z. B. for thin material webs preferably opening diameter of 1 mm to 3 mm used.
  • the openings 22 may be connected according to the invention via shallow grooves in the roll shell 9. As shallow grooves while grooves are designated with a depth of about 2 mm.
  • the supply line 19 is connected to a cooling channel 21, through which the cooling medium is supplied to the roll shell 9.
  • a cooling channel 21 Through which the cooling medium is supplied to the roll shell 9.
  • the inner member 12 is fixed on one side rotatably 6 on the receptacle 3 and received on the other side by means of a shaft journal 26 in a bearing 27 in the bearing part 7, so that the roll shell 9 is able to rotate about the inner member 12.
  • a shaft journal 26 in a bearing 27 in the bearing part 7 so that the roll shell 9 is able to rotate about the inner member 12.
  • the cooling medium is conveyed by means of a rotary inlet 28 in the flow channel 17 and passes through the leads 19 into the cooling channels 21 in the roll shell 9.
  • the cooling medium absorbs the heat from the roll shell 9, through the web was heated up.
  • the use of the material web causes on the one hand a good heat transfer and on the other hand a secure adhesion and transporting the Material web, so that sufficiently large tensile forces can be transmitted.
  • the cooling medium flows into the connected cooling channel 21 via the roll shell 9 back to the supply line 20 and then in the return 18 to finally exit through the rotary inlet 28 again from the cooling circuit.

Landscapes

  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

The invention relates to a vacuum cooling roller for sheet-like materials, particularly for paper webs or cardboard webs, plastic or metal foils, whose sleeve has air passage openings (22), which can be subjected to a vacuum at least in the wrapping area of the web and which have means for cooling the jacket surface (9). The cooling of the jacket surface (9) ensues via cooling channels (21), particularly bores, which axially run inside the roller sleeve (9) and through which a cooling medium flows.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Vakuum-KühlwalzeVacuum cooling roller
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Kühlwalze für bahnförmige Materialien, insbeson- dere für Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff oder Metallfolien, deren Mantel Luftdurchtrittsöffnungen aufweist, die zumindest im Umschlingungsbereich der Bahn mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind und die Mittel zum Kühlen der Mantelfläche aufweisen.The invention relates to a vacuum chill roll for web-shaped materials, in particular for paper or board webs, plastic or metal foils, the jacket of which has air passage openings which can be acted upon by a negative pressure at least in the loop area of the web and have the means for cooling the jacket surface.
Stand der TechnikState of the art
Eine Walze zum Kühlen oder Beheizen einer Materialbahn ist aus der DE 198 14 597 C1 bekannt. Die dort beschriebene Walze besitzt einen Walzenmantel mit einem Wärmetauscher, der innerhalb des Walzenmantels angeordnet ist und mit einer Versorgungsanordnung zum Zu- und Abfluß eines äußeren, primären Wärmeträger- fluids verbunden ist. Die Sekundärseite des Wärmetauschers beinhaltet das innere Wärmeträgerfluid, das ausgehend vom koaxial angeordneten Wärmetauscher gegen den inneren Walzenmantel gesprüht wird, wobei der Kreislauf eine in der Walze angeordnete Pumpenanordnung aufweist. Vom inneren Walzenmantel gelangt das Wärmeträgerfluid mittels der Pumpenanordnung wieder in den Wärmetauscher in der Mitte der Walze, wo es die aufgenommene Wärme an den primärseitigen Kreislauf des Wärmeträgerfluids abgibt. Die Kühlung der Walze erfolgt somit an der inneren Oberfläche der Walze, so daß die äußere Oberfläche der Walze lediglich indirekt gekühlt wird.A roller for cooling or heating a material web is known from DE 198 14 597 C1. The roller described there has a roll shell with a heat exchanger, which is arranged within the roll shell and is connected to a supply arrangement for the inflow and outflow of an outer, primary heat transfer fluid. The secondary side of the heat exchanger includes the inner heat transfer fluid which is sprayed starting from the coaxially arranged heat exchanger against the inner roll shell, wherein the circuit has a pump assembly arranged in the roller. From the inner roll shell, the heat transfer fluid passes through the pump assembly back into the heat exchanger in the middle of the roller, where it delivers the heat absorbed to the primary-side circuit of the heat transfer fluid. The cooling of the roller thus takes place on the inner surface of the roller, so that the outer surface of the roller is only indirectly cooled.
Die DE 198 47 799 A1 beschreibt eine Vakuum-Walze, die über Luftdurchtrittsöffnungen an der Mantelfläche und ein Unterdrucksystem in der Lage ist, die Luft an der Grenzschicht zwischen Walze und Materialbahn abzusaugen. Bei höheren Bahngeschwindigkeiten bereitet die an der Bahn anhaftende Luftgrenzschicht beim Auflaufen der Bahn auf die Walze Probleme. Es bildet sich ein Luftpolster zwischen der Bahn und der Walze, das ein Aufschwimmen der Bahn verursacht und so die Kontaktfläche vermindert. Die Verminderung der Kontaktfläche führt dazu, daß geringere Zugkräfte übertragen werden können. Die beschriebene Vakuum-Walze enthält einen um ein feststehendes Innenbauteil rotierend antreibbaren Mantel, der auf seiner gesamten Mantelfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist, und mit eine im Umschlingungsbereich der Materialbahn angeordnete Vakuum-Kammer, die mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Der Unterdruck gelangt dabei durch das Innenrohr und über Bohrungen durch den Mantel des Innenrohrs im Inneren der Walze in die Vakuumkammern und von dort aus an die Luftdurchtrittsöffnungen. Einrichtungen zum Kühlen der Mantelfläche können der Druckschrift nicht entnommen werden.DE 198 47 799 A1 describes a vacuum roller which, via air passage openings on the lateral surface and a vacuum system, is able to suck the air at the boundary layer between roller and material web. At higher line speeds, the air boundary layer adhering to the web causes problems when the web runs onto the roll. It forms an air cushion between the train and the roller which causes the web to float, thus reducing the contact area. The reduction of the contact surface causes lower tensile forces can be transmitted. The described vacuum roller comprises a jacket which can be driven in rotation about a stationary inner component and has air passage openings on its entire lateral surface, and with a vacuum chamber which is arranged in the looping region of the material web and can be subjected to negative pressure. The negative pressure passes through the inner tube and through holes through the jacket of the inner tube in the interior of the roller in the vacuum chambers and from there to the air passage openings. Means for cooling the lateral surface can not be found in the publication.
Eine kombinierte Vakuum-Kühlwalze ist aus der DE 41 18 039 A1 bekannt. In einem äußeren Mantel der Walze, die von einem Kühlmedium durchflössen wird, sind Nuten vorgesehen, zwischen denen sich Stege befinden, die eine perforierte Haut abstützen. Die Nuten stehen mit Nuten in einem stationären Bauteil in Verbindung, welche mit einer Unterdruckwelle verbunden sind, so daß durch Unterdruck eine Zugkraft auf die Materialbahn ausgeübt wird, während das Kühlmedium die Bahn durch die Haut hindurch abkühlt.A combined vacuum cooling roll is known from DE 41 18 039 A1. In an outer shell of the roll, which is traversed by a cooling medium, grooves are provided, between which there are webs which support a perforated skin. The grooves communicate with grooves in a stationary member which are connected to a vacuum shaft so that a tensile force is applied to the web of material by negative pressure while the cooling medium cools the web through the skin.
Das Kühlmedium wird über eine hohle Welle zugeführt und über Versorgungsleitungen in einen zwischen einem inneren und äußeren Trommelmantel befindlichen Zwischenraum geleitet. Die Zwischenräume sind durch Rippen, die diagonal über den Umfang des Trommelmantels verlaufen, getrennt. Am anderen Ende der Walze wird das Kühlmedium ebenfalls wieder über Rohrleitungen und eine hohle Welle aus der Walze herausgeleitet. Der Wärmeübergang erfolgt über eine auf der Walze angeordnete dünne Haut an den äußeren Wärmemantel an das Kühlmedium. Der Wärmeübergang wird durch die vielen Grenzschichten und das Vakuum in den Nuten des äußeren Trommelmantels erschwert. Ein weiterer Nachteil ist der komplexe Aufbau der Führung des Kühlmediums durch die Walze.The cooling medium is supplied via a hollow shaft and passed via supply lines in a space located between an inner and outer drum shell. The spaces are separated by ribs that extend diagonally across the circumference of the drum shell. At the other end of the roller, the cooling medium is also led out again via pipes and a hollow shaft from the roller. The heat transfer takes place via an arranged on the roller thin skin on the outer heat jacket to the cooling medium. The heat transfer is made difficult by the many boundary layers and the vacuum in the grooves of the outer drum shell. Another disadvantage is the complex structure of the leadership of the cooling medium through the roller.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum-Kühlwalze dahingehend zu verbessern, daß mit minimalem konstruktiven Aufwand eine verbesserte Kühlung des Walzenmantels erzielt und ein möglichst großer und gleichmäßiger Unterdruck an der Walzenoberfläche erzeugt wird.Based on the described prior art, the invention has for its object to improve a vacuum chill roll to the effect that achieved with minimal design effort improved cooling of the roll shell and a as large and uniform negative pressure on the roll surface is generated.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlung der Mantelflä- ehe über axial im Walzenmantel verlaufende von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle, insbesondere Bohrungen, erfolgt. Durch das unmittelbare Einbringen der Kühlkanäle in den aus Vollmaterial gefertigten Walzenmantel, ist es nun möglich die Walze direkt an der Walzenoberfläche zu kühlen, ohne daß störende Grenzschichten den Wärmeübergang beeinflussen. Insbesondere der erfindungsgemäße Einsatz des Werkstoffes Aluminium für den Walzenmantel und dessen hohe Wärmeleitfähigkeit ermöglichen eine verbesserte Kühlung des Bahnmaterials.This object is achieved in that the cooling of Mantelflä- marriage via axially extending in the roll shell by a cooling medium flowed through cooling channels, in particular holes, takes place. By the direct introduction of the cooling channels in the roll shell made of solid material, it is now possible to cool the roll directly to the roll surface, without disturbing boundary layers affect the heat transfer. In particular, the inventive use of the material aluminum for the roll shell and its high thermal conductivity allow improved cooling of the web material.
Da lediglich Bohrungen und gefräste Nuten in den Walzenmantel eingebracht werden und die Versorgungsleitungen ebenfalls aus Bohrungen bestehen, ist die Walze relativ einfach zu fertigen.Since only holes and milled grooves are introduced into the roll shell and the supply lines also consist of holes, the roller is relatively easy to manufacture.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Vakuum-Kühlwalze dargestellt und im weiteren näher beschrieben.In the drawing, a preferred embodiment of a vacuum cooling roll is shown and described in more detail below.
Es zeigtIt shows
Figur 1 den Querschnitt durch eine Vakuum-Kühlwalze, die in einem Maschinenge- stell aufgenommen ist.1 shows the cross section through a vacuum cooling roll, which is accommodated in a machine frame.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Die Figur 1 zeigt eine Vakuum-Kühlwalze 1 , die an zwei Aufnahmen 2, 3 in der Anlagenstuhlung 4 aufgehängt ist. In der Aufnahme 2 ist ein Lager 5 und in der Aufnahme 3 eine Bohrung 6 enthalten. Die Walze 1 besteht im wesentlichen aus einem Lagerteil 7, einem Stirnflansch 8, dem Walzenmantel 9, einem weiteren Stirnflansch 10, einer auf dem Stirnflansch befestigten Riemenscheibe 11 , einem rohrförmigen Innenbauteil 12 und den auf dem Innenbauteil 12 befestigten in axiale Richtung verlaufenden und sich radial erstreckenden Trennwände 13, 14 und den quer zur Achse verlaufenden und sich radial erstreckenden Trennwände 15, 16.1 shows a vacuum chill roll 1, which is suspended from two receptacles 2, 3 in the plant chair 4. In the receptacle 2 is a bearing 5 and in the receptacle 3 a bore 6 included. The roller 1 consists essentially of a bearing part 7, a front flange 8, the roll shell 9, a further end flange 10, a fixed to the front flange pulley 11, a tubular inner member 12 and attached to the inner member 12 in axial Direction extending and radially extending partitions 13, 14 and the transverse to the axis and extending radially partition walls 15, 16.
In das Lagerteil 7 sind konzentrische Kanäle 17, 18 eingebracht, die dem Vorlauf 17 und Rücklauf 18 des Kühlmediums dienen. Die Kanäle 17, 18 sind mit Bohrungen verbunden über die das Kühlmedium in den Stirnflansch 8 gelangt. Im Stirnflansch 8 sind entsprechende Bohrungen 19, 20 vorhanden, die mit den Kühlkanälen 21 im Walzenmantel 9 in Verbindung stehen. Der Walzenmantel 9 ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, der eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/(m K) aufweist, wobei bevorzugt Aluminium verwendet wird. Ein Stahl wird in dem Fall zum Einsatz kommen, wenn zum Beispiel bei großen Längen der Walzen die Werkstoffkennwerte der Aluminiumlegierungen für die Auslegung der Konstruktion nicht mehr ausreichen. Zur Erhöhung der Reibung und der Verschleißfestigkeit kann die Oberfläche des Walzenmantels 9 vergütet werden. Bevorzugt erfolgt die Vergütung durch Eloxieren oder Plasmabeschichten mit keramischen Werkstoffen.In the bearing part 7 concentric channels 17, 18 are introduced, which serve the flow 17 and return 18 of the cooling medium. The channels 17, 18 are connected to holes through which the cooling medium enters the end flange 8. In the end flange 8 corresponding holes 19, 20 are present, which are in communication with the cooling channels 21 in the roll shell 9. The roll shell 9 is made of a metallic material having a thermal conductivity of at least 100 W / (m K), preferably aluminum is used. A steel will be used in the case, for example, if the material properties of the aluminum alloys are no longer sufficient for designing the design for large lengths of the rolls. To increase the friction and wear resistance, the surface of the roll shell 9 can be tempered. The coating is preferably carried out by anodizing or plasma coating with ceramic materials.
Die Kühlkanäle 21 werden als axial sich über die Walzenlänge erstreckende Bohrungen in den Walzenmantel 9 eingebracht, dabei beträgt der Abstand zwischen den Kühlkanälen 10 mm bis 100 mm, die über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Der Durchmesser der Bohrungen beträgt je nach Dicke der Materialbahn zwischen etwa 8 mm und 30 mm.The cooling channels 21 are introduced as axially extending over the roll length bores in the roll shell 9, while the distance between the cooling channels 10 mm to 100 mm, which are arranged distributed uniformly over the circumference. The diameter of the holes is between about 8 mm and 30 mm, depending on the thickness of the material web.
Um ein möglichst gleichmäßiges Temperaturprofil über die Länge des Walzenmantels 9 zu erzeugen, werden als bevorzugte Variante die jeweils nebeneinander angeordneten Kühlkanäle 21 gegenläufig durchströmt. So erfolgt die Zuführung des Kühlmedi- ums über einen Kühlkanal 21 und die Rückführung des Kühlmediums über einen neben dem Zuführkühlkanai 21 angeordneten Rückführkühlkanal 21. Im Walzenmantel 9 folgt somit auf jeden Zuführkühlkanal 21 ein Rückführkühlkanal 21. Dies hat einen entscheidenden Einfluss auf die Temperaturverteilung im Walzenmantel 9. Wird ein Walzenmantel 9 nur in eine Richtung durchströmt so heizt sich das eine Ende der Walze durch das erwärmte Kühlmedium stärker auf als das andere Ende, durch dass das Kühlmedium zugeführt wird. Die Folge ist eine hohe Temperaturdifferenz zwischen den Walzenenden. Bei einem gegenläufigen Durchströmen des Walzenmantels 9 stellt sich ein gleichmäßigeres Temperaturprofil im Walzenmantel 9 ein. Die Verbindung zwischen dem Zuführkühlkanal 21 und dem Rückführkühlkanal 21 erfolgt im Stirnflansch 10 und kann über einen Kanal 23 erfolgen, der zwei nebeneinander angeordnete Kühlkanäle verbindet oder über einen Ringkanal 23, der alle Kühlkanäle im Stirnflansch miteinander verbindet.In order to produce a temperature profile as uniform as possible over the length of the roll mantle 9, as a preferred variant, the respective adjacent cooling channels 21 are flowed through in opposite directions. Thus, the supply of the cooling medium takes place via a cooling channel 21 and the return of the cooling medium via a Zuführkühlkanai 21 arranged Rückführkühlkanal 21. In the roll shell 9 thus follows each Zuführkühlkanal 21 a recirculation cooling channel 21. This has a decisive influence on the temperature distribution in the roll shell 9. If a roll shell 9 flows through in one direction only, the one end of the roll heats up more strongly than the other end due to the heated cooling medium, as a result of which the cooling medium is supplied. The result is a high temperature difference between the roll ends. In an opposite flow through the roll shell 9, a more uniform temperature profile in the roll shell 9 a. The connection between the Zuführkühlkanal 21 and the Rückführkühlkanal 21 takes place in the end flange 10 and can be done via a channel 23 which connects two juxtaposed cooling channels or via an annular channel 23, which connects all the cooling channels in the end flange.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird das Kühlmedium dem Walzenmantel 9 an beiden Seiten über die Stirnflansche 8, 10 zu- und abgeführt. Hierbei bleibt das Prinzip der Gegenläufigkeit in Bezug auf die nebeneinander angeordneten Kühlkanäle ebenfalls gewahrt, so dass eine geringe Temperaturdiffe- renz an den Walzenenden vorhanden ist.In a further embodiment variant of the invention, the cooling medium is fed to and removed from the roll jacket 9 on both sides via the end flanges 8, 10. In this case, the principle of opposing behavior with regard to the cooling channels arranged next to one another is also maintained, so that there is a slight temperature difference at the ends of the rolls.
In den Walzenmantel 9 sind im Bereich zwischen den axial verlaufenden Bohrungen, den Kühlkanälen 21 radial verlaufende Öffnungen 22 eingebracht. Die Öffnungen 22 dienen als Luftdurchtrittsöffnungen zur Erzeugung eines Unterdrucks an der äußeren Walzenoberfläche. Bevorzugt werden Öffnungen 22 von gleichem Durchmesser in regelmäßiger Verteilung in den Walzenmantel 9 eingebracht. So kann beispielsweise ein Parallelogramm erzeugendes Muster auf den Walzenumfang dadurch erreicht werden, daß die Öffnungen 22 axial um 20 mm und in Umfangsrichtung um 30 mm versetzt angeordnet werden. Hierbei ist die Anzahl der Öffnungen 22 je nach benötigtem Unter-druck an der Walzenoberfläche von 1 Loch pro 100 cm2 bis 100 Loch pro 100 cm2 ver-änderbar. In Abhängigkeit von der Dicke der Materialbahn kann der Durchmesser der Öffnungen 22 von 1 mm bis 10 mm variieren. So werden z. B. für dünne Materialbahnen bevorzugt Öffnungsdurchmesser von 1 mm bis 3 mm eingesetzt. Die Öffnungen 22 können erfindungsgemäß über flache Nuten im Walzenmantel 9 verbunden sein. Als flache Nuten werden dabei Nuten mit einer Tiefe von etwa 2 mm bezeichnet.In the roll shell 9 21 radially extending openings 22 are introduced in the region between the axially extending bores, the cooling channels. The openings 22 serve as air passage openings for generating a negative pressure on the outer roller surface. Preferably, openings 22 of the same diameter are introduced into the roll shell 9 in a regular distribution. Thus, for example, a pattern generating parallelogram on the circumference of the roll can be achieved by arranging the openings 22 axially offset by 20 mm and in the circumferential direction by 30 mm. Here, the number of openings 22, depending on the required sub-pressure on the roll surface of 1 hole per 100 cm 2 to 100 holes per 100 cm 2 ver-changed. Depending on the thickness of the material web, the diameter of the openings 22 can vary from 1 mm to 10 mm. So z. B. for thin material webs preferably opening diameter of 1 mm to 3 mm used. The openings 22 may be connected according to the invention via shallow grooves in the roll shell 9. As shallow grooves while grooves are designated with a depth of about 2 mm.
Die Zuführleitung 19 ist mit einem Kühlkanal 21 verbunden, durch den das Kühlmedium dem Walzenmantel 9 zugeführt wird. Am der Zuführleitung entgegengesetzten Ende des Walzenmantels 9 ist der Kühlkanal 21 über einen Kanal 23 im StirnflanschThe supply line 19 is connected to a cooling channel 21, through which the cooling medium is supplied to the roll shell 9. At the feed line opposite end of the roll shell 9 of the cooling channel 21 via a channel 23 in the end flange
10 mit einem daneben liegenden Kühlkanal 21 verbunden, durch den das Kühlmedium wieder zurückfließt. Am ausgangsseitigen Ende fließt das Kühlmedium dann durch die Zuführleitung 20 und den Rücklauf 18 wieder aus der Walze 1 heraus. Am inneren Umfang des Stirnflansches 10 ist der Walzenmantel 9 mittels eines Lagers 24 auf dem drehfesten Innenbauteil 12 drehbar gelagert. Gleichzeitig ist an den Stirnflansch 10 ein Antriebsrad 11 in Form einer Riemenscheibe angeschraubt. Alternativ kann als Antriebsrad 11 auch ein Zahnrad oder ein vergleichbares Antriebselement eingesetzt werden.10 connected to an adjacent cooling channel 21, through which the cooling medium flows back again. At the output end, the cooling medium then flows out of the roller 1 through the supply line 20 and the return 18. At the inner periphery of the end flange 10 of the roll shell 9 is rotatably supported by means of a bearing 24 on the rotationally fixed inner member 12. At the same time a drive wheel 11 is screwed in the form of a pulley to the end flange 10. Alternatively, as a drive wheel 11 and a gear or a similar drive element can be used.
Auf dem Innenbauteil 12 sind in axialer Richtung verlaufende und sich radial erstreckende Trennwände 13, 14 und quer zur Achse verlaufende und sich radial erstreckende Trennwände 15, 16 befestigt. Diese dienen dazu, einen Bereich B der Walze zu begrenzen, so daß lediglich der Bereich des Walzenmantels mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, der von der Materialbahn umschlungen ist. Die Begrenzung auf einen Umfangsbereich ist zum einen deshalb erforderlich, um zu verhindern, dass freiliegende, mit einem Unterdruck beaufschlagte Bohrungen unerwünschte Pfeifgeräusche verursachen. Zum anderen wird die Unterdruckquelle nicht unnötig belastet. Die durch die Trennwände 13, 14, 15, 16 erzeugte Kammer wird über Bohrungen 25 im Rohr des Innenbauteils 12 mit einem Unterdruck beaufschlagt.On the inner component 12 extending in the axial direction and radially extending partitions 13, 14 and extending transversely to the axis and radially extending partitions 15, 16 are attached. These serve to limit a region B of the roller, so that only the area of the roll mantle is subjected to a negative pressure, which is looped around by the material web. The limitation to a peripheral region is therefore required, firstly, to prevent exposed holes subjected to a negative pressure from causing unwanted whistling noises. On the other hand, the vacuum source is not unnecessarily burdened. The chamber produced by the partition walls 13, 14, 15, 16 is acted upon by bores 25 in the tube of the inner component 12 with a negative pressure.
Es ist erfindungsgemäß ebenfalls möglich, die quer zur Achse angeordneten Trennwände 15, 16 verstellbar auszuführen, um den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich B axial einzuschränken. Dies macht insbesondere dann Sinn, wenn mit der Vakuum-Kühlwalze unterschiedlich breite Materialbahnen bearbeitet werden.It is also possible according to the invention to adjustably arrange the partitions 15, 16 arranged transversely to the axis, in order to limit the area B subjected to negative pressure axially. This makes sense, in particular, if different widths of material webs are processed with the vacuum cooling roll.
Das Innenbauteil 12 ist einseitig drehfest 6 an der Aufnahme 3 befestigt und auf der anderen Seite mittels eines Wellenzapfens 26 in einem Lager 27 im Lagerteil 7 aufgenommen, so daß der Walzenmantel 9 in der Lage ist sich um das Innenbauteil 12 zu drehen. Beim Drehen des Walzenmantels 9 wird somit nur der Bereich B mit einem Unterdruck beaufschlagt.The inner member 12 is fixed on one side rotatably 6 on the receptacle 3 and received on the other side by means of a shaft journal 26 in a bearing 27 in the bearing part 7, so that the roll shell 9 is able to rotate about the inner member 12. When rotating the roll shell 9 thus only the area B is subjected to a negative pressure.
Während des Betriebes der Vakuum-Kühlwalze 1 wird das Kühlmedium mittels einer Dreheinführung 28 in den Vorlaufkanal 17 gefördert und gelangt über die Zuleitungen 19 in die Kühlkanäle 21 im Walzenmantel 9. Hier nimmt das Kühlmedium die Wärme aus dem Walzenmantel 9 auf, der durch die Materialbahn aufgeheizt wurde. Für einen optimalen Wärmeübergang sorgt dabei der Unterdruck, der die Materialbahn auf den Walzenmantel 9 zieht. Das Heranziehen der Materialbahn bewirkt einerseits einen guten Wärmeübergang und andererseits ein sicheres Anhaften und Transportieren der Materialbahn, so dass ausreichend große Zugkräfte übertragen werden können. Durch die Kanäle 23 im Stirnflansch 10 fließt das Kühlmedium in den angeschlossenen Kühlkanal 21 über den Walzenmantel 9 zurück zur Zuleitung 20 und anschließend in den Rücklauf 18 um abschließend durch die Dreheinführung 28 wieder aus dem Kühlkreislauf auszutreten. Während des Kühlens des Walzenmantels 9 wird kontinuierlich ein Vakuum in der Kammer 24 erzeugt, wobei das Vakuum über eine an das im Rohr des Innenbauteils 12 angeschlossene Unterdruckquelle erzeugt wird. Durch die Kombination aus gekühltem Walzenmantel und Unterdrucksystem ist es nunmehr möglich, eine optimale Kühlung und einen großen und gleichmäßig verteilten Unterdruck an der Walzenoberfläche zu erzielen. During operation of the vacuum chill roll 1, the cooling medium is conveyed by means of a rotary inlet 28 in the flow channel 17 and passes through the leads 19 into the cooling channels 21 in the roll shell 9. Here, the cooling medium absorbs the heat from the roll shell 9, through the web was heated up. For optimal heat transfer ensures the negative pressure that pulls the web on the roll shell 9. The use of the material web causes on the one hand a good heat transfer and on the other hand a secure adhesion and transporting the Material web, so that sufficiently large tensile forces can be transmitted. Through the channels 23 in the end flange 10, the cooling medium flows into the connected cooling channel 21 via the roll shell 9 back to the supply line 20 and then in the return 18 to finally exit through the rotary inlet 28 again from the cooling circuit. During cooling of the roll mantle 9, a vacuum is continuously generated in the chamber 24, the vacuum being generated via a vacuum source connected in the pipe of the inner component 12. The combination of cooled roll shell and vacuum system, it is now possible to achieve optimum cooling and a large and evenly distributed vacuum on the roll surface.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Vakuum-Kühlwalze für bahnförmige Materialien, insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff oder Metallfolien, deren Mantel Luftdurchtrittsöffnungen (22) aufweist, die zumindest im Umschlingungsbereich der Bahn mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind und die Mittel zum Kühlen der Mantelfläche (9) aufwei- sen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Mantelfläche (9) über axial im1. Vacuum cooling roller for sheet-like materials, in particular for paper or cardboard sheets, plastic or metal foils, the jacket of which has air passage openings (22) which can be subjected to a negative pressure at least in the wrapping area of the sheet and which have the means for cooling the outer surface (9) - sen, characterized in that the cooling of the lateral surface (9) via axially in
Walzenmantel (9) verlaufende von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle (21), insbesondere Bohrungen, erfolgt.Cooling channels (21), in particular bores, running through a cooling medium and running through the roll jacket (9).
2. Vakuum-Kühlwalze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Walzen- mantel (9) aus einem Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, gefertigt ist, der eine2. Vacuum cooling roller according to claim 1, characterized in that the roller shell (9) is made of a material, preferably aluminum, the one
Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W/(m K) aufweist.Has thermal conductivity of more than 100 W / (m K).
3. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium den Walzenmantel (9) in den jeweils nebeneinander ange- ordneten Kühlkanälen (21 ) gegenläufig durchströmt.3. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 and 2, characterized in that the cooling medium flows through the roller jacket (9) in opposite directions in the cooling channels (21) arranged next to one another.
4. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium dem Walzenmantel (9) nur an einer Seite über einen Stirnflansch (8) zu- und abgeführt wird.4. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling medium is fed to and removed from the roller jacket (9) only on one side via an end flange (8).
5. Vakuum-Kühlwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils nebeneinander angeordneten Kühlkanäle (21) an der der Zuführseite des Kühlmediums entgegengesetzten Seite in einem Stimf lansch (10) über Kanäle (23) miteinander verbunden sind.5. Vacuum cooling roller according to claim 4, characterized in that the cooling channels (21) arranged side by side are connected to one another on the opposite side of the supply side of the cooling medium in a flange (10) via channels (23).
6. Vakuum-Kühlwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (21 ) an der der Zuführseite des Kühlmediums entgegengesetzten Seite in einem Stirnflansch (10) über einen Ringkanal (23) miteinander verbunden sind. 6. Vacuum cooling roller according to claim 4, characterized in that the cooling channels (21) on the opposite side of the supply side of the cooling medium in an end flange (10) via an annular channel (23) are interconnected.
7. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium dem Walzenmantel (9) beidseitig über Stirnflansche (8, 10) zu- und abgeführt wird.7. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling medium is fed to and removed from the roller jacket (9) on both sides via end flanges (8, 10).
8. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Kühlkanälen (21) 10 mm bis 100 mm beträgt und daß die Durchmesser der Kühlkanäle (21 ) einen einheitlichen Durchmesser aufweisen und zwischen 8 mm und 30 mm variieren.8. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 7, characterized in that the distance between the cooling channels (21) is 10 mm to 100 mm and that the diameter of the cooling channels (21) have a uniform diameter and between 8 mm and 30 mm vary.
9. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsbreite (3) der Vakuum-Kühlwalze (1 ) zwischen 600 mm und 3000 mm liegt und der Walzendurchmesser zwischen 200 mm und 1200 mm, vorzugsweise zwischen 400mm und 800mm, wählbar ist.9. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 8, characterized in that the working width (3) of the vacuum cooling roller (1) is between 600 mm and 3000 mm and the roller diameter between 200 mm and 1200 mm, preferably between 400mm and 800mm, is selectable.
10. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Luftdurchtrittsöffnungen (22) im Walzenmantel (9) zwischen 1 Loch pro 100 cm2 und 100 Loch pro 100 cm2 variiert, wobei die Öffnungen (22) mittels Bohren, Laser oder Wasserstrahlschneiden eingebracht sind und das die Öffnungen (22) rund und/oder schlitzförmig ausgebildet sind.10. Vacuum cooling roll according to one of claims 1 to 9, characterized in that the number of air passage openings (22) in the roll shell (9) varies between 1 hole per 100 cm 2 and 100 holes per 100 cm 2 , the openings (22 ) are introduced by means of drilling, laser or water jet cutting and that the openings (22) are round and / or slit-shaped.
11. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen (22) an der äußeren Oberfläche des Walzenmantels (9) mit Nuten von geringer Tiefe verbunden sind.11. Vacuum cooling roll according to one of claims 1 to 10, characterized in that the air passage openings (22) on the outer surface of the roll shell (9) are connected to grooves of shallow depth.
12. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (9) an einem Ende auf einem feststehenden Innenbauteil der Walze (1) und am anderen Ende in einem Lagerteil (7) drehbar gelagert ist, wobei12. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 11, characterized in that the outer surface (9) is rotatably supported at one end on a fixed inner component of the roller (1) and at the other end in a bearing part (7), wherein
• das Innenbauteil ein sich koaxial zur Walzenachse erstreckendes Rohr (12) enthält, das im Lagerteil (7) drehbar gelagert ist und das auf dem Innenbauteil Trennwände (13, 14, 15, 16) befestigt sind, so daß eine Kammer gebildet ist, die über mindestens eine Öffnung (25) im Rohr mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist und• The inner component contains a tube (12) extending coaxially to the roller axis, which is rotatably mounted in the bearing part (7) and the partition walls (13, 14, 15, 16) are fastened on the inner component, so that a chamber is formed which a vacuum can be applied to at least one opening (25) in the tube and
• das Lagerteil (7) zur Zu- und Abführung eines Kühlmediums mit zwei konzentrischen Kanälen (17, 18) versehen ist, die mit den Kühlkanälen (21) über Zulei- tungen (19, 20) verbunden sind. • The bearing part (7) for supplying and removing a cooling medium is provided with two concentric channels (17, 18) which are connected to the cooling channels (21) via feed lines (19, 20).
13. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenmantel (9) an einem Ende über einen Stirnflansch (8) mit dem Lagerteil (7) verbunden ist, der die Kühlkanäle (21) mit den konzentrischen Kanä- len (17, 18) verbindet und am anderen Ende über einen Stirnflansch (10) auf dem13. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 12, characterized in that the roller shell (9) is connected at one end via an end flange (8) to the bearing part (7) which the cooling channels (21) with the concentric channels - len (17, 18) connects and at the other end via an end flange (10) on the
Innenbauteil gelagert ist, wobei an einem der Stirnflansche (8, 10) eine Riemenscheibe (11) zum Antrieb des Walzenmantels (9) befestigt ist.Internal component is mounted, a belt pulley (11) for driving the roller jacket (9) being fastened to one of the end flanges (8, 10).
14. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (13, 14, 15, 16) auf dem Innenbauteil einerseits in axiale14. Vacuum cooling roller according to one of claims 1 to 13, characterized in that the partitions (13, 14, 15, 16) on the inner component on the one hand in axial
Richtung verlaufend und sich radial erstreckend und andererseits quer zur Achse verlaufend und sich radial erstreckend befestigt sind, wobei die Trennwände (13, 14, 15, 16) eine Umfangsf lache des Walzenmantels begrenzen, der mit einem Umschlingungsbereich der Materialbahn übereinstimmt.Direction and radially extending and on the other hand are transverse to the axis and radially extending fastened, the partitions (13, 14, 15, 16) delimit a circumferential surface of the roller shell, which corresponds to a wrapping area of the material web.
15. Vakuum-Kühlwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Achse verlaufenden und sich radial erstreckenden Trennwände (15, 16) verstellbar ausgeführt sind. 15. Vacuum cooling roll according to one of claims 1 to 14, characterized in that the transverse to the axis and radially extending partitions (15, 16) are adjustable.
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