DD225768A1 - Einrichtung zur kuehlung von praege- und gravierwalzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kuehlung von Praege- und Gravierwalzen durch Verdampfungskuehlung mittels Einstoffsystem und einem als Kondensator wirkenden Waermeuebertrager. Die Kuehlwalze kann vorzugsweise zum Praegen und Gravieren von Folien verwendet werden. Mit der Erfindung wird mit relativ geringem technischen Aufwand das Auftreten eines Temperaturgradienten in Walzenlaengsrichtung verhindert. Dies wird dadurch erreicht, dass die als Kuehlflaeche ausgebildete Innenwand der Praege- und Gravierwalze weitgehend mit einem siedenden Einstoffsystem bedeckt ist und im Bereich mindestens eines Walzenendes eine als Dampfsammler wirkende Ringtasche oder Hohlkehlen-Vergroesserung angeordnet ist, in die eine Dampfaustrittsleitung hineinragt.

Description

Einrichtung zur Kühlung von Präge- und Gravierwalzen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung von Präge- und Gravierwalzen, wie sie zur Oberflächenstrukturierung von Folien aus Kunstleder und Hochpolymeren, insbesondere für Folien aus Polyvinylchlorid oder Polyethylen, eingesetzt werden. Sie kann in gleicher Weise zur Herstellung anderer Laminate, beispielsweise von mit Kunststoff beschichtetem Papier, eingesetzt werden.

Die Kühleinrichtung basiert auf dem Prinzip der Verdampfungskühlung mittels Einstoffsystem und weist als bekannte gattungsmäßige Merkmale einen als Kondensator wirkenden Wärmeübertrager, eine Vakuumpumpe und ein standgesteuertes ,Ein-, stoffsystem mit Rückführung auf.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Wirksamkeit von Präge- und Gravierwalzen wird in hohem Maße durch die Effektivität und Gleichmäßigkeit der Kühlung während des Prägevorgangs bestimmt. Dabei kommt es neben der Sicherung einer hohen Kühlgeschwindigkeit vor allem auf eine senr gleichmäßige Kühlwirkung über die gesamte Länge der w Kühlwalze an.

Kühlwalzen und Einrichtungen zur Kühlung von Walzen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt; so zeigen aber vorbekannte Hohlwalzen mit fluiden Kühlmedien Temperaturdifferenzen von -i T = 2 - 20 K zv/ischen der Ein- und Austrittsseite des Kühlmediums. Erforderlich für einen eindeutigen Präge'-\ und Graviervorgang wäre jedoch die vollständige Beseitigung der Temperaturdifferenz über die Länge der Kühlwalze bei Fixierung auf eine eindeutige Temperatur.

In der BE-OS 24 31 069 wird eine Kühl- oder Heizwalze mit doppeltem Mantel und einem von einem Wärme transportierenden Fluid durchströmten Mantel-Zwischenraum mit axial gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßöffnungen und einer oder mehreren schraubengangförmig angeordneten Leitrippen, welche zusammen mit den Mantelwänden einen oder mehrere schraubengangförmige Strömungskanäle begrenzen, beschrieben, Die angegebene Kühloder Heizwalze besitzt den Nachteil eines komplizierten Aufbaus, der einen hohen und schwierig zu beherrschenden Fertigungsaufwand einschließt. Infolge des zweiseitigen Anschlusses des Zu- und Ablaufes ergeben sich wesentliche Absenkun- gen in der Zuverlässigkeit des Betriebsverhaltens. Trotzdem kann mit dieser Anordnung auch keine temperaturgradienten- J freie Kühlung über die Länge der Kühlwalze erreicht werden.

In der BE-AS 26 46 111 wird eine Einrichtung für das Verteilen eines ,flüssigen,.^ im Inneren von Heiz- und Kühlwalzen beschrieben, die auf dem Einbau eines komplizierten Treibdüsen-Fangdüsen- und Umwälzsystems beruht. Auch -diese Einrichtung weist die gleichen Nachteile auf,wie sie bereits für die o.g. Einrichtung angeführt wurden. Eine geringfügige Verringerung des Längen-Temperaturgradienten wird durch einen erheblichen Leistungseintrag und ,einen hohen· Kühlmittelstrom erreicht. Damit treten hohe Betriebskosten auf, ohne daß die temperaturgradientenfreie * " Kühlung der Kühlwalzen gesichert werden kann.

Die Beheizung von Rotationskörpern durch kondensierende Dämpfe ist in verschiedenen Patentschriften beschrieben. In der US-PS 3 621 908 wird ein Rotationskörper mit Ringtaschen vorgeschlagen, bei dem der Außendurchmesser der Ringtaschen größer ist als der Außendurchmesser des Hohlzylinders, wobei die -vergrößerten Ringtaschen als Flüssigkeits- bzw. Kondensatsammelräume dienen. Eine analoge Vorrichtung beschreibt die DE-OS 25- 43 806 als Rotationskörper zur Herstellung und/ oder Behandlung von Bahnen, Stücken, Folien und Verbundmate-

rialien· Biese Vorrichtungen dienen aber ausschließlich der Beheizung und nicht der Kühlung von Folien und Laminaten auf der 7/alze.

Ziel der Erfindung

Sa ist das Ziel der Erfindung, die den bekannten technischen Lösungen der Präge- und Gravierwalzen, die zur Oberflächenstrukturierung von Folien aus Kunstleder und Hochpolymeren eingesetzt werden, anhaftenden Nachteile der temperaturgradientenbehafteten Kühlung, die zu qualitätsgeminderten Produkten führt, zu beseitigen und auch die hohen Pertigungsaufwände und großen Betriebskosten entscheidend zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

I)er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine längengradientenfreie Temperaturverteilung auf der Oberfläche von Prägeühd Gravierwalzen mit einem geringen konstruktiven Aufwand und niedrigen Betriebskosten bei hoher Zuverlässigkeit zu erreichen

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

- die zylindrisch oder leicht konisch, mit einem Winkel bis '.?·' = 0,010, geformte Innenwand des Außenmantels der hohlen Präge- und Gravierwalze als Kühlfläche,ausgebildet und weitgehend mit dem siedenden Einstoffsystem bedeckt ist und

- im Bereich mindestens eines Walzenendes eine als Dampfsammier wirkende Ringtasche oder Hohlkehlen-Vergrößerung angeordnet ist, in die eine mit dem außerhalb der Präge- und Gravierwalze angeordneten Wärmeübertrager verbundene Dämpfaustrittsleitung hineinragte

Als Sinstoffsysteme können vorzugsweise Wasser, Ammoniak, niedere Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe oder Fluor-Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Die erfindungsgemäße Lösung garantiert mit einem relativ

niedrigen apparativen Aufwand die erforderliche längen-tamperaturgradientenfreie Kühlung der Präge- und Gravierwalze» Die weitgehende 3edeckung der Innenwand durch siedendes Einstoffsystem sichert eine hohe Kühlgeschwindigkeit. Durch die Anordnung des Wärmeübertragers außerhalb der Walze kann die Erfindung auch für Walzen mit höheren Yiärmestromdichten eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend werden die vorteilhaften Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kühlung von Präge- und Gravierwalzen an Hand von den in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Längs-Schnitt durch eine Präge- und Gravierwalze mit Verdampfungskühlung und außenliegendem Kondensator- und Vakuumpumpensystem,

Fig. 2: einen längs-Schnitt durch eine Präge- und Gravierwalze mit Ringtasche, Verdampfungskühlung und außenliegendem Kondensator- und Vakuumpumpensystem.

Die in Figur 1 im Längs-Schnitt dargestellte Präge- und Gravierwalze 1 aus Stahl mit profilierter, hartverchromter Oberfläche ist innen schwach konisch, mit einem Winkel von CS--= 0,0025°, vom Ende mit dem Vollzapfen 3 zum Ende mit dem Hohlzapfen 4 von d. = 0,180 m Innendurchmesser auf de = 0,190 m Innendurchmesser ansteigend geformt. Sie Außenabmessungen der Präge- und Gravierwalze betragen: Außendurchmesser d^ = 0,240 m; Länge L-j = 2,400 au An der Seite des Hohlzapfens 4 befindet sich auf der Innenseite eine Hohlkehlen-Vergrößerung 10.des Innenraumes als Dampfsammler, in die die winklige Dampfaustrittsleitung 11 des Einstoff-Systems hineinragt. Fast die gesamte Innenfläche ist mit dem Einst of f-Sy stern 2, Wasser, bedeckt. Es kühlt die Innenfläche und damit die Präge- und Gravierwalze 1 über die. gesamte Länge suit gleicher Temperatur. Die Dampfaustrittsleitung 11 des Einstoff-Sy-

stems wird, wie alle Verbindungsleitungen, aus dem Innenraum durch den Hohlzapfen 4 und einem dem Stand der Technik entsprechenden Dichtungskopf 5 abgeführt. Dazu gehören die Einstoff -System-Rückführ-Leitung 8 und der kombinierte Temperatur- und Druckfühler 9.

Die Dampfaustrittsieitung 11 des Einstoff-Systems führt zum Wärmeübertrager 6, der als Kondensator wirkt. Das Kondensat wird über die Kondensatleitung 12 für das Einstoff-System dem Kondensat-Sammelbehälter 13 zugeführt, aus dem über die Vakuumpumpe nl eitung 7 das Inertgas an eine an sich bekannte Vakuumpumpe mit vorgeschalteter Kühlfalle abgegeben und von dieser abgesaugt wird.

Aus dem Kondensat-Sammelbehälter 13 wird das flüssige Einstoff-System 2 über die Regelstrecke 14, den Niveauregler LC 15 und die Einstoff-System-Rückführ-Leitung S in den konischen Innenraum der Präge— und Gravierwalze 1 durch den Dichtungskopf 5 zurückgeführt. Der Dampfraum im Niveauregler LC 15 ist durch die Druckausgleichsleitung 16 mit der Dampfaustritt sleitung 11 des Einstoff-Systems verbunden. Eine PVC-Folie von 2,10 m Breite und einer Dicke von 0,40 · lO*"^ m wurde auf der oben mit der dazugehörigen Kühleinrichtung beschriebenen Präge- und Gravierwalze mit einer Geschwindigkeit von w = 0,44 m/s (= 26,5 m/Min.) oberflächenstrukturiert. Die Folie wurde während der Kontaktprägung von 122⁰C auf 71⁰C gekühlt. In dem konischen Innenraum herrschte bei dem als Einstoff-System eingesetzten Kesselspeisewasser eine Temperatur t₂ = 38⁰C bei einem Druck p₂ = 7000 Pa. Die Gleichmäßigkeit der Temperatur über die Länge der Präge- und Gravierwalze wurde auf der Außenseite zu Λ T = 0,3 K bestimmt und führte zu sehr gleichmäßigen Oberflächenstrukturierungen auf der Folie.

In der Figur 2 ist eine Präge- und Gravierwalze 1 mit profilierter, hartverchromter Oberfläche dargestellt, die mit einer Verdampfungskühleinrichtung gekühlt wird, die im wesentlichen der in Fig. 1 beschriebenen Einrichtung mit außenlie-

gendem Wärmeübertrager β entspricht. Die Präge- und Gravierwalze ist jedoch anstelle der Hohlkehlen-Vergrößerung des Innenraumes mit einer Ringtasche 17 versehen, deren Außendurchmesser größer ist als.der Außendurchmesser der Präge-. und Gravierwalze. Die vergrößerte Ringtasche 17 dient als Dampf-Samme1raum und nimmt an seiner höchsten Stelle die Oberkante der Dampfaustrittsieitung 11 des Einstoff-Systems auf. Darüber hinaus ist die Innenwand zylindrisch geformt.

Bei Versuchen wurde die Gleichmäßigkeit der Temperatur über die.Länge der Präge- und Gravierwalze zu _i T = 0,1 K ermittelt.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   Einrichtung zur Kühlung von Präge- und Gravierwalzen durch Verdampfungskühlung mittels Einstoffsystem mit einem als Kondensator wirkenden Wärmeübertrager, einer Vakuumpumpe und einem standgesteuerten Einstoffsystem mit Rückführung, gekennzeichnet dadurch, daß

   - die zylindrisch oder leicht konisch, mit einem Winkel bis ,X = 0,010, geformte Innenwand des Außenmantels der hohlen Präge- und Gravierwalze (1) als Kühlfläche ausgebildet und weitgehend mit dem siedenden Einstoffsystem (2) bedeckt ist und

   - im Bereich mindestens eines Y/alzenendes eine als üampfsammler wirkende Ringtasche (17) oder Hohlkehlen-Verrgrößerung (10) angeordnet ist, in die eine mit dem außerhalb der Präge- und Gravierwalze angeordneten Wärmeübertrager (6) ,verbundene Dampfaustrittsleitung (11) hineinragte
2. 2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Einstoffsystem aus Wasser, Ammoniak, niederen Kohlenwasserstoffen, chlorierten Kohlenwasserstoffen oder Fluorkohlenwasserstoffen besteht»

   - Hierzu 2 Seiten Zeichnungen -