DE102007050544A1

DE102007050544A1 - Heatable roller i.e. application roller, has heating element and roller casing connected together in rotatably fixed manner, and isolation layer provided between roller body and heating element that has electrically conductive element

Info

Publication number: DE102007050544A1
Application number: DE200710050544
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kiener
Original assignee: Kiener Maschinenbau GmbH
Current assignee: Kiener Maschinenbau GmbH
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-04-23

Abstract

The roller (11) has a roller body (12), which is surrounded by a roller casing (26) in a sectional manner. A heating element (19) is provided between the roller body and the roller casing. The heating element comprises an electrically conductive element, where the heating element and the roller casing are connected together in a rotatably fixed manner. An isolation layer (18) is provided between the roller body and the heating element. The heating element is designed on a polymer matrix, a ceramic matrix or a fiber matrix and comprises a connection system with nanotubes.

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Walze mit einem Walzenkörper, der von einem Walzenmantel zumindest abschnittsweise umgeben ist.The The invention relates to a heatable roller with a roller body, the is surrounded by a roll shell at least in sections.

Es sind bereits beheizbare Walzen, insbesondere Applikationswalzen, bekannt, welche einen aus Stahl bestehenden Walzenkörper umfassen, der einen zentral eingebauten Elektroheizkörper, insbesondere Heizpatronen, umfasst. Der Walzenkörper wird aufgeheizt, und über dessen Abstrahlung erfolgt eine Aufheizung eines Walzenmantels, der den Walzenkörper umgibt. Der Walzenmantel gibt wiederum die Wärme an ein entlang dem Walzenmantel geführtes Bahnmaterial ab. Die Stromzuführung erfolgt über einen Schleifring und Kohlebürsten, die an einer Lagerstelle des Walzenkörpers angeordnet sind. Eine solche beheizbare Walze mit einer zentral im Walzenkörper angeordneten Heizpatrone weist den Nachteil auf, dass nur eine Heizleistung unter Volllastbetrieb abgegeben werden kann und die erforderliche Heizleistung beträchtlich ist. Darüber hinaus ist ein Steuerungsaufwand zum Beibehalten einer konstanten Temperatur sehr aufwändig.It are already heatable rolls, in particular application rolls, known, which comprise a roller body made of steel, the one centrally installed electric radiator, in particular heating cartridges, includes. The roll body is heated, and over whose radiation takes place a heating of a roll mantle, the roll body surrounds. The roll shell in turn gives the heat to a along the roll shell run Railway material. The power supply over a slip ring and carbon brushes, which are arranged at a bearing point of the roller body. A Such heatable roller with a centrally arranged in the roller body Heating cartridge has the disadvantage that only one heating power under Full load operation can be issued and the required heating capacity considerably is. About that In addition, a control effort to maintain a constant Temperature very expensive.

Des Weiteren sind beheizbare Walzen bekannt, welche über eine Thermoflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Öl, aufgeheizt werden. Solche Walzen sind zumeist als Doppelmantelkonstruktion mit eine Leitspirale für die durchzuführende Thermoflüssigkeit ausgestattet. Solche beheizbare Walzen weisen den Nachteil auf, dass bei einer Arbeitstemperatur beziehungsweise Oberflächentemperatur auf dem Walzenmantel von beispielsweise 200° oder bis 250° eine Aufheizdauer von mehr als dreißig Minuten erforderlich ist. Des Weiteren ist der Stromverbrauch während der Aufheizphase beträchtlich. Solche beheizbare Walzen weisen neben einer langen Aufheizzeit auch erhebliche Verschleißerscheinungen aufgrund von Ablagerungen in der doppelwandigen Konstruktion auf, die zur Verringerung der Heizleistung und zur ungleichmäßigen Temperaturverteilung führen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine beheizbare Walze vorzuschlagen, bei der eine schnelle Aufheizung, eine einfache Ansteuerung zum Beibehalten einer konstanten Arbeitstemperatur sowie ein geringer Verschleiß erzielt wird.Of Furthermore, heatable rolls are known, which have a thermal fluid, such as water or oil, be heated. Such rolls are mostly as double-shell construction with a Leitspirale for the to be carried out thermal fluid fitted. Such heatable rollers have the disadvantage that at a working temperature or surface temperature the roll shell, for example, 200 ° or up to 250 ° a heating time of more than thirty Minutes is required. Furthermore, the power consumption during the Heating up considerably. Such heatable rollers also have a long heating time as well significant signs of wear due to deposits in the double-walled construction, to reduce heating power and uneven temperature distribution to lead. The invention is therefore based on the object, a heatable To propose roller in which a quick heating, a simple Control to maintain a constant working temperature as well achieved a low wear becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved. In the other claims are advantageous embodiments and developments of the invention specified.

Durch den erfindungsgemäßen Sandwichaufbau einer beheizbaren Walze bestehend aus einem Walzenkörper, einem Heizelement mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Element und einem Walzenmantel, wird ein einfacher konstruktiver Aufbau ermöglicht, der frei von Verschleißerscheinungen ist. Gleichzeitig ist das Heizelement nicht im Walzenkörper, sondern unmittelbar an einer Innenseite des Walzenmantels angeordnet, so dass die Aufwärmdauer des Walzenmantels aufgrund des entfernt von der Rotationsachse angeordneten Heizelementes erheblich verkürzt ist. Das zumindest eine Heizelement und der Walzenmantel sind bevorzugt drehfest miteinander verbunden. Dadurch wird ein Verbund zwischen den beiden Elementen geschaffen, der eine gute Wärmeübertragung und somit eine schnelle Aufheizung des Walzenmantels ermöglicht.By the sandwich construction according to the invention a heatable roller consisting of a roller body, a Heating element with at least one electrically conductive element and a roll shell, a simple structural design is possible that is free of signs of wear is. At the same time, the heating element is not in the roll body, but arranged directly on an inner side of the roll shell, so that the warm-up period the roll shell due to the remote from the axis of rotation Heating element significantly shortened is. The at least one heating element and the roll shell are preferably rotationally fixed connected with each other. This will create a bond between the two Elements created that have a good heat transfer and therefore a fast Heating of the roll shell allows.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Heizelement ein Verbundsystem vorgesehen, welches aus Nanotubes besteht oder Nanotubes mit weiteren Bestandteilen enthält. Durch ein solches Verbundsystem zur Ausbildung eines Heizelementes kann eine gleichmäßige Heizleistung erzielt werden, wodurch über die gesamte Länge und/oder den gesamten Umfang des Walzenmantels eine gleichmäßige Aufheizung gegeben ist. Des Weiteren weist dieses Heizelement den Vorteil auf, dass es auch bei hoher Heizleistung eine nur noch relativ dünne Wandstärke als Bauraum erfordert, wodurch auch im Walzendurchmesser dünne beheizbare Walzen mit einem noch hinreichend steifen Walzenkörper ausgebildet sein können.To a further advantageous embodiment of the invention is as Heating element provided a composite system, which consists of nanotubes consists of or contains nanotubes with other ingredients. By Such a composite system for forming a heating element can a uniform heating power be achieved, which over the entire length and / or the entire circumference of the roll shell uniform heating given is. Furthermore, this heating element has the advantage that it even with high heat output only a relatively thin wall thickness than Requires space, which also thin in the roll diameter heated Rolls formed with a still sufficiently rigid roller body could be.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Walzenkörper und dem Heizelement eine Isolationsschicht ausgebildet ist. Diese Isolationsschicht verhindert, dass Wärme zum Walzenkörper abgestrahlt wird und ermöglicht gleichzeitig, dass die in Richtung zur Isolationsschicht abgestrahlte Wärme reflektiert und somit ebenfalls zum Walzenmantel gerichtet wird. Dadurch kann eine schnelle Aufheizung mit geringen Verlusten erzielt werden.To a further preferred embodiment of the invention is provided that between the roll body and an insulating layer is formed on the heating element. These Insulation layer prevents heat from radiating to the roll body is and allows at the same time that the radiated towards the insulation layer Heat reflects and thus also directed to the roll shell. This can a fast heating with low losses can be achieved.

Zwischen dem Heizelement und der Innenseite des Walzenmantels ist bevorzugt eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen. Dadurch kann das Heizelement verschiedene konkrete Ausführungsformen umfassen. Durch diese isolierende Schicht, welche vorzugsweise als dünne Kunststoffbeschichtung ausgebildet ist, bleibt des Weiteren eine gute Wärmeübertragung erhalten. Das Heizelement kann in einem solchen Fall beispielsweise als Verbundsystem aus einem faserförmigen Gebilde vorgesehen sein, bei welchem auf einer Oberseite Nanotubes adsorbiert sind.Between the heating element and the inside of the roll mantle is preferred provided an electrically insulating layer. This can do that Heating element include various specific embodiments. By this insulating layer, which preferably as a thin plastic coating is formed, furthermore, a good heat transfer is obtained. The heating element can in such a case, for example, as a composite system a fibrous one Be provided structure in which on a top nanotube are adsorbed.

Die zumindest eine Isolierschicht ist bevorzugt als Ausgleichsschicht zur Kompensation von Ausdehnungen des Walzenkörpers als auch des Walzenmantels vorgesehen und vorzugsweise zwischen dem Heizelement und dem Walzenkörper angeordnet. Aufgrund der Aufheizung der Walze auf Arbeitstemperaturen bis beispielsweise 250° treten Wärmedehnungen im Walzenkörper und Walzenmantel auf. Zur Vermeidung von Spannungen zwischen dem Heizelement und dem Walzenkörper beziehungsweise zwischen dem Heizelement und dem Walzenmantel zumindest in radialer Richtung gesehen kann die Isolierschicht einen Ausgleich schaffen. In axialer Richtung ist bevorzugt eine Fest-Los-Lagerung vorgesehen, um solche Längenänderungen zu kompensieren.The at least one insulating layer is preferably provided as a compensation layer for compensation of expansions of the roller body as well as the roller shell and preferably arranged between the heating element and the roller body. Due to the heating of the roller to working temperatures up to, for example, 250 °, thermal expansions occur in the roller body and rollers coat on. In order to avoid stresses between the heating element and the roller body or between the heating element and the roll shell, at least in the radial direction, the insulating layer can compensate. In the axial direction, a fixed-lot storage is preferably provided to compensate for such changes in length.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Isolierschicht als Klebemittelschicht ausgebildet ist. Dies vereinfacht die Herstellung einer solchen beheizbaren Walze durch die Reduzierung einzelner Arbeitsschritte. Darüber hinaus können Materialkosten eingespart werden.To a further preferred embodiment of the invention is provided the at least one insulating layer is formed as an adhesive layer is. This simplifies the production of such a heatable Roller by reducing individual work steps. Furthermore can Material costs are saved.

Das Heizelement ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als Hülse ausgebildet, welche an einer Innenseite des Walzenmantels oder auf einem Walzenkörper befestigbar ist. Durch die hülsenförmige Ausgestaltung kann das Heizelement separat vorgefertigt und zur Komplettierung der beheizbaren Walze bereitgestellt werden. Bevorzugt ist eine Klebemittelverbindung zumindest zwischen dem hülsenförmigen Heizelement und dem Walzenmantel vorgesehen.The Heating element is according to a preferred embodiment as a sleeve formed, which on an inner side of the roll shell or on a roll body is fastened. Through the sleeve-shaped design The heating element can be prefabricated separately and for completion the heated roller are provided. Preferred is an adhesive compound at least between the sleeve-shaped heating element and the roll shell provided.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Heizelement als stab- oder streifenförmiges Band ausgebildet ist, welches durch einen Wickelvorgang auf dem Walzenkörper anordenbar ist. Diese Anordnung ermöglicht die Verarbeitung eines als Meterware bereitgestellten Heizelementes, in dem vorzugsweise eine Windung neben die benachbarte Windung gelegt wird. Diese Windungen können mit einem Abstand zueinander angeordnet werden als auch bündig aneinander anliegen. In Abhängigkeit der Applikation einer beheizbaren Walze in Bezug auf deren Arbeitstemperatur wird der Wickelvorgang und die Steigung der einzelnen Windungen als auch die Anzahl der Lagen an Windungen bestimmt.To a further alternative embodiment of the invention is provided that the heating element is designed as a rod-shaped or strip-shaped band, which can be arranged by a winding process on the roll body is. This arrangement allows the processing of a heater provided by the meter, in which preferably one turn is placed next to the adjacent turn. These turns can be arranged with a distance to each other as well as flush with each other issue. Dependent on the application of a heatable roller in relation to its working temperature is the winding process and the slope of the individual turns as well as the number of layers determined on turns.

Das Heizelement ist gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung als streifenförmiges Band ausgebildet, welches längs des Walzenkörpers oder an der Innenseite des Walzenmantels befestigt ist. Durch diese alternative Anordnung kann ebenfalls die Aufheiztemperatur in dem Walzenmantel erzeugt werden.The Heating element is according to a further alternative embodiment designed as a strip-shaped band, which is longitudinal the roll body or on the inside of the roll shell is attached. By this alternative Arrangement can also be the heating temperature in the roll shell be generated.

Bei der alternativen Ausgestaltung des Heizelementes mit einem streifenförmigen Band, welches längs des Walzenkörpers befestigt ist, weist der Walzenkörper oder der Innenumfang des Walzenmantels bevorzugt einen eckigen Querschnitt auf, wobei insbesondere die Breite des streifenförmigen Bandes des Heizelementes der Länge einer Seitenkante des Mehrecks entspricht. Dadurch kann auf jede Seitenfläche des mehreckigen Querschnitts ein streifenförmiges Element bevorzugt aufgeklebt werden.at the alternative embodiment of the heating element with a strip-shaped band, which is longitudinal the roll body is attached, the roll body or the inner circumference of the roll mantle preferably has a polygonal cross section in particular, wherein the width of the strip-shaped band of the heating element the length one side edge of the polygon corresponds. This can affect everyone side surface of the polygonal cross-section, a strip-shaped element preferably adhered become.

Das Heizelement ist gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung zum Aufheizen des Walzenmantels in Stabform ausgebildet. Eine Vielzahl von Stäben, die zumindest einlagig auf dem Walzenkörper oder an dem Innenumfang des Walzenmantels vorgesehen sind, erstrecken sich in deren Achslängsrichtung. Dadurch kann ein Heizelement geschaffen werden, welches beispielsweise aus mehreren stab- oder leiterförmigen Heizelementen besteht.The Heating element is according to a Another alternative embodiment for heating the roll shell formed in rod form. A variety of rods, at least single-layered on the roll body or are provided on the inner circumference of the roll shell extend in the axial direction. As a result, a heating element can be created which, for example from several rod-shaped or ladder-shaped Heating elements consists.

Das Heizelement mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Element, das als Nanotube umfassendes Verbundsystem ausgebildet ist, weist bevorzugt eine Polymermatrix, eine keramische Matrix oder eine Fasermatrix auf, in der die Nanotubes eingebunden und an der elektrische Anschluss- oder Kontaktierstellen vorgesehen sind.The Heating element with at least one electrically conductive element, as a nanotube Comprehensive composite system is formed, preferably has a Polymer matrix, a ceramic matrix or a fiber matrix, in which the nanotubes are integrated and connected to the electrical connection or contacting points are provided.

Das Heizelement ermöglicht bevorzugt eine Aufheiztemperatur im Walzenmantel auf bis zu 250°. Dadurch wird ermöglicht, dass solche beheizbaren Walzen beispielsweise als Trocknungswalzen eingesetzt werden, die einen Temperaturbereich von beispielsweise 40° bis 80° benötigen. Des Weiteren können solche beheizbaren Walzen als Auftragswalzen oder Applizierwalzen beispielsweise in sogenannten Hotmelt-Anlagen vorgesehen sein, bei welchen ein Heißklebemittel im fließfähigen Zustand auf ein Bahnmaterial aufgetragen wird und die Aufheiztemperatur des Walzenmantels in einem Bereich von beispielsweise 200° bis 250°C liegt.The Heating element allows preferably a heating temperature in the roll shell up to 250 °. Thereby is enabled that such heatable rolls, for example, as drying rolls be used, which has a temperature range of, for example 40 ° to 80 ° need. Of Further can Such heatable rollers as application rollers or Applizierwalzen be provided for example in so-called hot melt systems at which a hot melt adhesive in the flowable state is applied to a sheet material and the heating temperature of Roll shell in a range of, for example, 200 ° to 250 ° C.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:The Invention and further advantageous embodiments and further developments The same will be described below with reference to the drawings Examples closer described and explained. The features to be taken from the description and the drawings can individually for applied to one or more in any combination according to the invention become. Show it:

1 einen schematischen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Walze, 1 a schematic longitudinal section of the roller according to the invention,

2 einen schematischen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform zu 1, 2 a schematic cross section of an alternative embodiment 1 .

3 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 1 und 3 a schematic sectional view of another alternative embodiment 1 and

4 eine perspektivische Darstellung eines Walzenkörpers mit einem Heizelement als alternative Ausführungsform zu 1. 4 a perspective view of a roller body with a heating element as an alternative embodiment 1 ,

In 1 ist schematisch ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen beheizbaren Walze 11 dargestellt. Diese Walze 11 umfasst einen Walzenkörper 12, der bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Der Walzenkörper 12 wird durch zwei Lagerachsen 14 aufgenommen, die beispielsweise lösbar zum Walzenkörper 12 angeordnet sind. Alternativ können die Lagerachse 14 und der Walzenkörper 12 auch einteilig ausgebildet sein. Die Lagerung der Walze 11 erfolgt über eine Fest-Los-Lagerung 16, 17 der Lagerachsen 14. Am Außenumfang des Walzenkörpers 12 ist eine Isolierschicht 18 vorgesehen, welche sich bevorzugt über die gesamte Länge des Walzenkörpers 12 und vollumfänglich erstreckt. Auf der Isolierschicht 18 ist ein Heizelement 19 mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Element vorgesehen. Bevorzugt erstreckt sich auch dieses Heizelement 19 entlang dem Walzenkörper 12 und voll ständig über dessen Umfang. Zum Betreiben des elektrischen Heizelementes 19 sind Anschlussleitungen 21 vorgesehen, welche innerhalb der Lagerachse 14 zu einem schematisch dargestellten Schleifringkörper 22 geführt werden, um eine Kontaktierung zu ermöglichen. Das Heizelement 19 wird von einem Walzenmantel 26 umgeben, wobei zwischen dem Walzenmantel 26 und dem Heizelement 19 bevorzugt eine weitere Isolierschicht 27 vorgesehen ist.In 1 schematically is a longitudinal section of a heatable roller according to the invention 11 is posed. This roller 11 comprises a roller body 12 , which is preferably rotationally symmetrical. The roll body 12 is by two bearing axes 14 taken, for example, releasably to the roller body 12 are arranged. Alternatively, the bearing axis 14 and the roll body 12 also be formed in one piece. The storage of the roller 11 takes place via a fixed lot storage 16 . 17 the bearing axes 14 , On the outer circumference of the roller body 12 is an insulating layer 18 provided, which preferably over the entire length of the roller body 12 and extends fully. On the insulating layer 18 is a heating element 19 provided with at least one electrically conductive element. Preferably, this heating element also extends 19 along the roll body 12 and fully constantly about its scope. To operate the electric heating element 19 are connecting cables 21 provided, which within the bearing axis 14 to a slip ring body shown schematically 22 be guided to allow a contact. The heating element 19 is from a roll jacket 26 surrounded, between the roll shell 26 and the heating element 19 preferably a further insulating layer 27 is provided.

Der Walzenkörper 12, die Isolierschicht 18, das Heizelement 19, die weitere Isolierschicht 27 und der Walzenmantel 26 bilden einen Sandwichaufbau, bei dem zumindest das Heizelement 19, die Isolierschicht 27 und der Walzenmantel 26 einen wärmeleitfähigen Verbund bilden. Zumindest diese Komponenten sind drehfest miteinander verbunden. Bevorzugt ist der gesamte Sandwichaufbau drehfest miteinander verbunden.The roll body 12 , the insulating layer 18 , the heating element 19 , the more insulating layer 27 and the roll shell 26 form a sandwich construction, in which at least the heating element 19 , the insulating layer 27 and the roll shell 26 form a thermally conductive composite. At least these components are non-rotatably connected. Preferably, the entire sandwich construction is rotatably connected to each other.

Die zwischen dem Heizelement 19 und dem Walzenmantel 26 vorgesehene Isolierschicht 27 kann nur eine isolierende Funktion umfassen. Die zwischen dem Walzenkörper 12 und dem Heizelement 19 angeordnete Isolierschicht 18 weist bevorzugt neben der reinen isolierenden Funktion auch vorzugsweise eine Ausgleichsfunktion auf, um Wärmeausdehnungen des Walzenmantels 26 und des Walzenkörpers 12 zu kompensieren.The between the heating element 19 and the roll shell 26 provided insulating layer 27 can only comprise an insulating function. The between the roller body 12 and the heating element 19 arranged insulating layer 18 preferably also has a compensation function in addition to the pure insulating function to thermal expansion of the roll shell 26 and the roll body 12 to compensate.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Heizelement 19 bevorzugt als Verbundsystem hülsenförmig ausgebildet, welches Nanotubes mit einer keramischen Matrix umfasst. Eine solche keramische Matrix kann sowohl aus Silikat- oder Oxydkeramik bestehen. Beispielsweise ist ein Füllstoffanteil von 0,5% wt bis 20% wt an Carbon-Nanotube in einer keramischen Trägermatrix vorgesehen. Dadurch kann die Bruchfestigkeit gegenüber herkömmlichen Keramiken erhöht werden. Gleichzeitig wird die Wärmeleitfähigkeit verbessert, ohne dass eine Rissbildung sich einstellt. Dadurch eignet sich ein solches Verbundsystem bzw. eine solche keramische Verbundmatrix besonders für den Einsatz bei beheizbaren Walzen. Das Heizelement 19 wird bevorzugt in einem separaten Sinterprozess hergestellt, um anschließend auf den Walzenkörper 12 aufgesteckt oder in den Walzenmantel 26 eingesteckt zu wer den. Anschließend können die weiteren Komponenten zur Komplettierung der Walze 11 zusammengefügt werden.At the in 1 illustrated embodiment, the heating element 19 preferably formed as a composite system sleeve-shaped, which comprises nanotubes with a ceramic matrix. Such a ceramic matrix can consist of both silicate or oxide ceramics. For example, a filler content of 0.5% wt to 20% wt of carbon nanotube is provided in a ceramic support matrix. As a result, the breaking strength over conventional ceramics can be increased. At the same time, the thermal conductivity is improved without the formation of cracks. As a result, such a composite system or such a ceramic composite matrix is particularly suitable for use in heatable rolls. The heating element 19 is preferably produced in a separate sintering process, in order subsequently to the roll body 12 attached or in the roll shell 26 plugged in to who. Subsequently, the other components to complete the roll 11 be joined together.

Ein solches hülsenförmiges Heizelement 19 kann ebenfalls aus einem Verbundsystem mit Nanotubes bestehen, welches eine Polymermatrix enthält. Auch solche Heizelemente 19 sind separat herstellbar und können vor dem Einsatz und Zusammenbau der Walze 11 getestet werden. Analoges gilt für das Heizelement 19, welches aus einer Fasermatrix ausgebildet ist. Als Fasern können behandelte oder unbehandelte Zellulose, modifizierte Zellulose, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polyolefin-, Teflon-, Silikatfasern oder andere natürliche oder künstliche Fasern eingesetzt werden.Such a sleeve-shaped heating element 19 may also consist of a composite system with nanotubes containing a polymer matrix. Also such heating elements 19 are separately manufacturable and can be used before the use and assembly of the roller 11 be tested. The same applies to the heating element 19 which is formed of a fiber matrix. As fibers, treated or untreated cellulose, modified cellulose, polyamide, polyacrylonitrile, polyolefin, Teflon, silicate fibers or other natural or artificial fibers may be used.

Als Nanotubes in diesem Verbundsystem werden Single-, Double- oder Multi-Walled Nanotubes verstanden, bei denen es sich beispielsweise um Carbon-, Gold- oder Bornitrid, Silicium-Nanotubes, substituierte Bor-Nanotubes (zum Beispiel mit BN), Nanotubes aus Metall, Dichalkogeniden MX₂ mit M = Mo, W und X = S, Se, Te, die Metallchloride MCl₂ und Metallsulfide MS₂ wie die Nanotubes aus WS₂, MOS₂ und NiCl₂ handeln kann.Nanotubes in this composite system are single, double or multi-walled nanotubes, which are, for example, carbon, gold or boron nitride, silicon nanotubes, substituted boron nanotubes (for example with BN), metal nanotubes , Dichalkogeniden MX ₂ with M = Mo, W and X = S, Se, Te, the metal chlorides MCl ₂ and metal sulfides MS ₂ as the nanotubes of WS ₂ , MOS ₂ and NiCl ₂ can act.

In 2 ist ein schematischer Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der Walze 11 gemäß 1 dargestellt. Das Heizelement 19 ist bei dieser Ausführungsform durch eine Vielzahl von stabförmig ausgebildeten Einzelelementen gebildet, welche gleichmäßig über den Umfang und längs des Walzenkörpers 12 angeordnet sind. Solche stabförmigen Einzelheizelemente können auch bündig aneinander liegen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass diese auch mehrlagig übereinander liegend angeordnet und gemeinsam von einem Walzenmantel 26 umschlossen sind.In 2 is a schematic cross section of an alternative embodiment of the roller 11 according to 1 shown. The heating element 19 is formed in this embodiment by a plurality of rod-shaped individual elements which uniformly over the circumference and along the roll body 12 are arranged. Such rod-shaped Einzelheizelemente can also lie flush with each other. Alternatively, it can be provided that these also arranged in several layers one above the other and together by a roll shell 26 are enclosed.

In 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Walze 11 im Vollquerschnitt dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Heizelemente 19 als streifenförmige Bänder ausgebildet, welche sich längs des Walzenkörpers 12 an dessen Außenumfang erstrecken. Solche streifenförmige Heizelemente 19 können auf den Au ßenumfang des Walzenkörpers 12 aufgeklebt werden. Die Anordnung dieser Streifenelemente kann derart erfolgen, dass diese bündig oder mit Abstand zueinander vorgesehen sind. Des Weiteren können nur eine oder mehrere Lagen vorgesehen sein.In 3 is another alternative embodiment of a roll according to the invention 11 shown in solid cross section. In this embodiment, the heating elements 19 formed as strip-shaped bands, which extend along the roll body 12 extend on the outer circumference. Such strip-shaped heating elements 19 can on the Au ßenumfang the roll body 12 glued on. The arrangement of these strip elements can be made such that they are provided flush or at a distance from each other. Furthermore, only one or more layers can be provided.

In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Heizelementes 19 zur Bildung einer beheizbaren Walze 11 dargestellt. Dieses Heizelement 19 ist beispielsweise als streifenförmiges Band ausgebildet und wird durch einen Wickelvorgang auf dem Walzenkörper aufgewickelt, um diesen vollständig zu umgeben. Bei dieser Ausführungsform ist das Heizelement bevorzugt auf einer Polymermatrix oder Fasermatrix aufgebaut.In 4 is another alternative embodiment of a heating element 19 to form a heatable roller 11 shown. This heating oil ment 19 For example, is formed as a strip-shaped band and is wound by a winding process on the roll body to completely surround it. In this embodiment, the heating element is preferably constructed on a polymer matrix or fiber matrix.

Die bevorzugt flächenförmig ausgebildeten Heizelemente 19 weisen den Vorteil auf, dass über den gesamten Walzenmantel 26 eine gleichmäßige Temperaturverteilung durch eine einfache Ansteuerung des Heizelementes 19 und eine verschleißarme Ausgestaltung der Walze 11 erzielt wird.The preferred flat-shaped heating elements 19 have the advantage that over the entire roll shell 26 a uniform temperature distribution by a simple control of the heating element 19 and a low-wear design of the roller 11 is achieved.

Claims

Beheizbare Walze mit einem Walzenkörper (12), der von einem Walzenmantel (26) zumindest abschnittsweise umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Walzenkörper (12) und dem Walzenmantel (26) zumindest ein Heizelement (19) vorgesehen ist, welches zumindest ein elektrisch leitfähiges Element umfasst und dass zumindest das Heizelement (19) und der Walzenmantel (26) miteinander verbunden sind.Heatable roller with a roller body ( 12 ), of a roll shell ( 26 ) is surrounded at least in sections, characterized in that between the roller body ( 12 ) and the roll shell ( 26 ) at least one heating element ( 19 ) is provided, which comprises at least one electrically conductive element and that at least the heating element ( 19 ) and the roll shell ( 26 ) are interconnected.

Beheizbare Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Heizelement (19) und der Walzenmantel (26) drehfest miteinander verbunden sind.Heatable roller according to claim 1, characterized in that at least the heating element ( 19 ) and the roll shell ( 26 ) are rotatably connected to each other.

Beheizbare Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizelement (19) ein Nanotubes umfassendes Verbundsystem vorgesehen ist oder dass das Heizelement (19) aus Nanotubes besteht.Heatable roller according to claim 1, characterized in that as a heating element ( 19 ) a nanotube comprehensive composite system is provided or that the heating element ( 19 ) consists of nanotubes.

Beheizbare Walze nach eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Walzenkörper (12) und dem zumindest einen Heizelement (19) eine Isolationsschicht (18) vorgesehen ist.Heatable roller according to one of the preceding claims, characterized in that between the roller body ( 12 ) and the at least one heating element ( 19 ) an insulation layer ( 18 ) is provided.

Beheizbare Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen Heizelement (19) und einer Innenseite des Walzenmantels (26) zumindest eine elektrische Isolierschicht (27) vorgesehen ist.Heated roll according to one of the preceding claims, characterized in that between the at least one heating element ( 19 ) and an inner side of the roll mantle ( 26 ) at least one electrical insulating layer ( 27 ) is provided.

Beheizbare Walze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Isolierschicht (18, 27) als Ausgleichsschicht zur Kompensation von Wärmeausdehnungen des Walzenkörpers (12) und des Walzenmantels (26) vorgesehen ist.Heatable roller according to claim 4 or 5, characterized in that the at least one insulating layer ( 18 . 27 ) as a compensation layer for compensation of thermal expansion of the roller body ( 12 ) and the roll mantle ( 26 ) is provided.

Beheizbare Walze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Isolierschicht (18, 27) als Klebemittelschicht ausgebildet ist.Heatable roller according to one of claims 4 to 6, characterized in that the at least one insulating layer ( 18 . 27 ) is formed as an adhesive layer.

Beheizbare Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19) als Hülse ausgebildet ist, welche an einer Innenseite des Walzenmantels (26) oder auf dem Walzenkörper (12) befestigbar, bevorzugt geklebt befestigt ist.Heatable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element ( 19 ) is formed as a sleeve, which on an inner side of the roll shell ( 26 ) or on the roll body ( 12 ) attachable, preferably glued attached.

Beheizbare Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19) stab- oder streifenförmig ausgebildet und durch einen Wickelvorgang auf den Walzenkörper (12) anordenbar ist.Heatable roller according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one heating element ( 19 ) rod-shaped or strip-shaped and by a winding process on the roll body ( 12 ) can be arranged.

Beheizbare Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19) als streifenförmiges Band ausgebildet ist, welches längs des Walzenkörpers (12) befestigt ist.Heatable roller according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one heating element ( 19 ) is formed as a strip-shaped band, which along the roll body ( 12 ) is attached.

Beheizbare Walze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (12) oder der Innenumfang des Walzenmantels (26) einen mehreckförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Breite des streifenförmigen Bandes der Länge einer Seitenkante des Mehrecks entspricht.Heatable roller according to claim 10, characterized in that the roller body ( 12 ) or the inner circumference of the roll mantle ( 26 ) has a polygonal cross-section, wherein the width of the strip-shaped band corresponds to the length of a side edge of the polygon.

Beheizbare Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19) aus einer Vielzahl von Stäben ausgebildet ist, die längs des Walzenkörpers (12) ausgerichtet und auf diesem vorgesehen sind.Heatable roller according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one heating element ( 19 ) is formed of a plurality of rods, which along the roll body ( 12 ) are aligned and provided on this.

Beheizbare Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19) mehrlagig ausgebildet ist.Heatable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element ( 19 ) is multi-layered.

Beheizbare Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19), welches ein Nanotubes umfassendes Verbundsystem aufweist, auf einer Polymermatrix, keramischen Matrix oder Fasermatrix aufgebaut ist.Heatable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element ( 19 ), which has a nanotube comprehensive composite system, is constructed on a polymer matrix, ceramic matrix or fiber matrix.

Beheizbare Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (19) auf eine Temperatur bis zu 250°C aufheizbar ist.Heatable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element ( 19 ) Can be heated to a temperature up to 250 ° C.