DE20103034U1

DE20103034U1 - Kalander

Info

Publication number: DE20103034U1
Application number: DE20103034U
Authority: DE
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Andritz Kuesters & Co Kg De GmbH
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2011-02-21

Description

KÖNIG ■ PALGEN ■ SCHUMACHER · KLUIN

DÜSSELDORF ESSEN PATENTANWÄLTE ^N

UNSER ZEICHEN: 101114JK/at Düsseldorf, den 15. FeDOiar 2001

AKTEN-NR. 597

EDUARD KÜSTERS MASCHINENFABRIK GMBH & CO. KG Eduard-Küsters-Straße 1

D - 47805 Krefeld

Kalander

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander zum Behandeln einer Bahn der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Bei modernen Kalandern finden regelmäßig zur Kompensation bzw. Einstellung der Walzendurchbiegung hydraulisch durchbiege-gesteuerte Walzen Verwendung. Diese umfassen eine rotierbare Hohlwalze, die sich über hydraulische Stützelemente, deren Stützdruck zur Durchbiegesteuerung bzw. Kompensation einstellbar ist, auf einem feststehenden Querhaupt abstützt.

Zwar ist es bei diesen Kalandern möglich, eine Durchbiegekompensation für einen weiteren Liniendruckbereich im Walzenspalt zu bewirken, nachteilig ist jedoch, daß die durchbiege-gesteuerten Walzen in ihrer Herstellung aufwendig sind und komplexer Dichtungsanordnungen zur Vermeidung des Austritts von Hydrauliköl bedürfen. Ferner ist von Nachteil, daß insbesondere nach einer längeren Betriebsdauer mit Leckagen dieser Dichtungsanordnungen gerechnet werden muß. Auch läßt sich bei einem Walzenwechsel meist nicht verhindern, daß Hydrauliköl unkontrolliert austritt.

Es sind des weiteren Kalander bekannt, bei denen die Durchbiegekompensation auf mechanische Weise bewirkt wird. Hierzu kommen in Betracht:

TEL. +43 - 511 - 36 1 45 - O ·' FAX +43 - 51 1 - 9R 1 45 - 2O · [email protected]

Walzensysteme, bei denen zumindest eine der den Walzenspalt begrenzenden Walzen bombiert ist.

Walzensysteme, bei denen die den Walzenspalt begrenzenden WaI-zen um eine senkrecht zur Bahn verlaufende Achse schräg zueinander gestellt sind.

Walzensysteme, bei denen zumindest eine der den Walzenspalt begrenzenden Walzen durch mechanische Einwirkung - meist auf die ^;10 Walzenzapfen - durchgebogen wird.

Walzensysteme, bei denen zumindest eine der den Walzenspalt begrenzenden Walzen als sogenannte mittenabgestützte Walze ausgebildet ist, bei der der Walzenkörper, welcher den arbeitenden WaI-zenumfang bildet, lediglich in seinem mittleren Bereich mit seiner durchgehenden Walzenachse, deren Ende die Walzenzapfen bildet, verbunden ist.

Zwar haben diese Systeme den Vorteil, daß sie einfacher in ihrer Herstellung sind und zum Betrieb kein Hydrauliköl benötigen, so daß die obengenannten Nachteile verbessert sind. Eine im Sinne einer gleichmäßigen Linienkraftverteilung im Walzenspalt vollständige Durchbiegekompensation ist bei diesen Kalandern jedoch nicht möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kalander mit mechanisch bewirkter Durchbiegekompensation zu schaffen, dessen Durchbiegekompensationsverhalten zumindest für einen bestimmten Liniendruckbereich, in dem der Kalander betrieben werden soll, verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der Arbeitsumfang des Walzenkörpers zumindest einer der den jeweiligen Wajzje.qspalt £>ogre,nzenden WaI- :**::!!' ***::": ·: :": * .^: :**: .* .* · > ' ''

zen einen Formschliff aufweist und/oder der Walzenkörper zumindest einer dieser Walzen eine über seine Länge unterschiedliche Wandstärke aufweist.

Grundgedanke der Erfindung ist somit, durch eine geeignete Formgebung und/oder durch Beeinflussung des Biegeverhaltens durch Variation der Wandstärke des Walzenmantels über die Länge die den Walzenspalt begrenzenden Walzen derart aneinander anzupassen, daß zumindest bei einem bestimmten Liniendruck über die Längen des Walzenspalts ein zumindest annähernd gleicher Liniendruck erzielt wird.

Der erfindungsgemäße Kalander ist zwar wegen des im Vergleich zu hydraulisch durchbiege-gesteuerten Walzen umfassenden Kalandern kleineren Liniendrucksbereichs, für den eine ausreichende Durchbiegekompensation erzielt wird, wenige? flexibel bezüglich der mittels des Kalanders behandelbaren Bahnen, oft ist eine derartige Flexibilität jedoch gar nicht notwendig, zum Beispiel wenn mit dem Kalander ein Behandlungsverfahren durchgeführt werden soll, welches im wesentlichen eine bestimmte Linienkraft im Behandlungsspalt voraussetzt. In diesem Falle hat der erfindungsgemäße Kalander den Vorteil, einfacher in seinem Aufbau und damit kostengünstiger und weniger störanfällig zu sein.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalanders ist zumindest eine der Walzen eine mittenabgestützte Walze. Erfindungsgemäß kann dann die mittenabgestützte Walze selbst und/oder die Gegenwalze einen äußeren Formschliff aufweisen, oder - alternativ oder zusätzlich - kann der Innenumfang der mittenabgestützten Walze über seine Länge zur Beeinflussung ihres Durchbiegeverhaltens konturiert sein.

Die mittenabgestützte Walze ist vorzugsweise einteilig hergestellt, da hierdurch ein günstiges Durchbiegeverhalten und eine bestmögliche Verbindung zwischen dem Walzenmantel und der Walzenachse im Mittenbereich erzielt wird.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, die mittenabgestützte Walze mehrteilig herzustellen. Ihre Walzenachse ist dann insbesondere durch Schrumpfen, Schrauben, Schweißen oder Spannen kraft- bzw. formschlüssig mit dem Walzenkörper verbunden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalanders ist zumindest eine der Walzen als Hohlwalze ausgebildet, bei der der Innenumfang des Walzenkörpers über seine Länge konturiert ist, um somit sein Biegeverhalten zu beeinflussen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Kalanders, der eine auf die Walzenzapfen zumindest einer der Walzen wirkende Anpreßeinrichtung zum Anstellen der den Walzenspalt begrenzenden Walzen zur Erzielung des gewünschten Liniendrucks umfaßt, sind Mittel vorgesehen, die während eines Anstellvorganges, d.h. während die Walzen aus ihrer voneinander entfernten Ruheposition in die Arbeitsstellung gebracht werden, die momentane Position der Walzenzapfen erfassen. Hierdurch wird verhindert, daß die Walzen zunächst einenends einander berühren, was durch in diesem Falle erhebliche, auf die mittenabgestützte Walze einwirkenden Biegemomente zu einer Überbeanspruchung derselben führen könnte.

Die vorgenannten Mittel können beispielsweise optisch, elektromagnetisch oder mechanisch wirkende Wegaufnehmer sein.

Die von letzteren erfaßten Positionsdaten während eines Anstellvorganges werden vorzugsweise von einer Regeleinrichtung verarbeitet, die die Verlagerung der Walzenzapfen im Sinne einer von der Gegenwalze parallelen Anstellung regelt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kalanders schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 - teilweise in einem durch die Walzenachse gehenden Schnitt verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kalander sowie

Fig. 5 - schematisch - die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen

Kalanders in einer Fig. 1 bis 4 entsprechenden Darstellung.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Kalandern, anhand derer die Erfindung verdeutlicht werden soll, handelt es sich stets um solche, die ein WaI-

^k10 zenpaar umfassen, die zwischen sich einen Walzenspalt 20 bilden, durch den die in der Zeichnung nicht dargestellte, zu behandelnde Bahn hindurchgeführt wird. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf zwei Walzen-Kalander beschränkt, sondern umfaßt auch sogenannte Superkalander, bei denen die zu behandelnde Bahn mehrere Walzenspalte durchläuft.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalanders wird der Walzenspalt 20 von einer oberen, starren Walze 100 und von einer unteren mittenabgestützten Walze 200 begrenzt. Letztere umfaßt einen rohrförmigen Walzenkörper 201, der in seinem mittleren Bereich 202 einteilig mit der Walzenachse 203 verbunden ist. Die Enden der Walzenachse 203 bilden Walzenzapfen 204, die zur drehbaren Abstützung der Walze 200 in entsprechenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Lagern in einem Walzenständer oder dergleichen angeordnet sind. Die Walze 100 weist an den Enden ihrer Walzenachse 103 ebenfalls Walzenzapfen 104 auf, die wiederum über nicht dargestellte Lager drehbar in dem Walzenständer oder dergleichen angeordnet sind.

Die untere Walze 200 kann - wie durch die Doppelpfeile S verdeutlicht werden soll - zwischen einer unteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ruheposition und einer oberen, den Walzenspalt definierten Arbeitsposition mit Hilfe von Hebe- und Anpreßeinrichtungen verlagert werden, die in bekannter Weise ausgestaltet sein können und daher hier nicht näher beschrieben wer

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Um zu vermeiden, daß während des Verlagerns der unteren Walze eine einseitige Belastung eintritt, was der Fall wäre, wenn die Hebe- und Anpreßeinrichtung an den beiden Walzenzapfen ungleichmäßig schnell arbeiten würde, sind in der Zeichnung lediglich gestrichelt angedeutete Wegaufnehmer W vorgesehen, die während eines Verlagerungsvorganges die momentane Stellung des jeweiligen Walzenzapfens erfassen. Die von den Wegaufnehmern gelieferten Positionsdaten werden über Datenleitungen D1 und D2 einer zentralen Regeleinrichtung R zugeführt, die die Hebe- und Anpreßeinrichtung im Sinne einer parallelen Verlagerung der unteren zur oberen Walze beeinflußt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalanders ist zur Vergleichmäßigung des im Spalt bei laufender Bahn herrschenden Liniendrucks der Arbeitsumfang des Walzenkörpers 101 der oberen Walze 1 mit einem Formschliff versehen, wie dies durch die gekrümmten oberen und unteren Begrenzungslinien der Walze 100 verdeutlicht werden soll. Es versteht sich, daß der Formschliff des Arbeitsumfanges des Walzenkörpers 101 in natura einen vollständig anderen Verlauf haben kann, der jeweils von den Eigenschaften beider den Spalt 20 begrenzenden Walzen abhängt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die den Walzenspalt einerseits begrenzende Oberwalze 300 zylindrisch ausgebildet, d.h. sie weist im Gegensatz zur Walze 100 in Fig. 1 keinen Formschliff auf.

Zur Vergleichmäßigung des Liniendruckprofils im Walzenspalt 20 ist der Innenumfang der den Walzenspalt 20 nach unten begrenzenden mittenabgestützten Walze 400 konturiert, so daß der Walzenmantel 401 über die WaI-zenlänge eine sich entsprechend der Konturierung verändernde Dicke aufweist und somit sein Biegeverhalten im Sinne wiederum der Vergleichmäßigung der Linienkraft im Walzenspalt bei laufender Bahn beeinflußt wird.

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Ansonsten entspricht dieser Kalander demjenigen anhand von Fig. 1 beschriebenen, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Erläuterungen zu Fig. 1 verwiesen werden soll.

Die den Walzenspalt 20 des in Fig. 3 dargestellten Kalanders begrenzenden Walzen 500, 600 sind beide als Hohlwalzen ausgebildet, wobei der Innenumfang der Walzenkörper über die Walzenlänge zur Beeinflussung des Biegeverhaltens wiederum im Sinne einer Vergleichmäßigung des Liniendrucks konturiert ist.
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Es versteht sich, daß die Darstellung der Kontur des jeweiligen Innenumfangs 506, 606 lediglich symbolischen Charakter hat, die Kontur tatsächlich jedoch vollständig verschieden sein kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalanders ist in Fig. 4 dargestellt. Bei diesem ist die obere Walze 700 als starre, zylindrische Walze ausgebildet, wogegen die untere Walze 800 eine Hohlwalze ist, deren Innenumfang 806 wiederum zur Beeinflussung ihres Durchbiegeverhaltens konturiert ist.

Anhand von Fig. 5 soll nun die prinzipielle Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Kalanders - hier des in Fig. 2 dargestellten - erläutert werden.

Wird die untere Walze 400 zur Behandlung der durchlaufenden Bahn unter dem Behandlungsdruck P gegen die obere Walze 300 angestellt, so weicht der Mittenbereich der oberen Walze dem Behandlungsdruck am stärksten aus, so daß sie während der Behandlung der Bahn nach oben durchgebogen ist.

Wäre die untere Walze entsprechend ausgestaltet, so würde sie sich entsprechend nach unten durchbiegen und der Walzenspalt würde ein sogenanntes "Fischbauchprofil" annehmen, das zur Bahnbehandlung unbrauchbar wäre.

Dieser Tendenz wird dadurch entgegengewirkt, daß die untere Walze 400 als mittenabgestützte Walze mit angepaßter Innenkontur ausgebildet ist.

Bei dieser ist nun der Mittenbereich am härtesten, wogegen der äußere Bereich entsprechend der durch die Innenkontur erzielte Reduzierung der Wandstärke von der Mitte nach außen zunehmend weicher wird, so daß sich die untere Walze 400 im wesentlichen der Krümmung der oberen Walze 300 anpaßt und somit ein im wesentlichen gleichmäßiges Linienkraftprofil über ^l 0 die Länge des Walzenspalts 200 erzielt wird.

Claims

1. Kalander zum Behandeln einer Bahn, mit mindestens einem Walzenpaar, das einen Walzenspalt bildet, durch den die Bahn hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsumfang des Walzenkörpers (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801) zumindest einer der Walzen (100, 200; 300, 400; 500, 600; 700, 800) einen Formschliff aufweist und/oder der Walzenkörper (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801) zumindest einer der Walzen (100, 200; 300, 400; 500, 600; 700, 800) eine über seine Länge unterschiedliche Wandstärke aufweist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Walzen eine mittenabgestützte Walze (200, 400) ist.

3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang der mittenabgestützten Walze (200, 400) über seine Länge konturiert ist.

4. Kalander nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine mittenabgestützte Walze (200, 400) einteilig hergestellt ist.

5. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine mittenabgestützte Walze (200, 400) mehrteilig hergestellt ist, derart, daß ihre Walzenachse durch Schrumpfen, Schrauben, Schweißen oder Spannen kraft- und ggf. formschlüssig mit dem Walzenkörper (201, 401) verbunden ist.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Walzen eine Hohlwalze (500, 600, 800) ist, bei der Innenumfang (506, 606, 806) des Walzenkörpers (501, 601, 801) über seine Länge konturiert ist.

7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine auf die Walzenzapfen (104, 204) zumindest einer der Walzen wirkende Hebe- und Anpreßeinrichtung zum Anstellen der den Walzenspalt (20) begrenzenden Walzen zur Erzielung eines vorbestimmten Liniendrucks vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalander Mittel umfaßt, die während eines Anstellvorganges die momentane Position der Walzenzapfen (104, 204) erfassen.

8. Kalander nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel optisch, elektromagnetisch oder mechanisch wirkende Wegaufnehmer (W) sind.

9. Kalander nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine die erfaßten Positionsdaten verarbeitende Regeleinrichtung (R) vorgesehen ist, die die Verlagerung der Walzenzapfen (104, 204) im Sinne einer zu der Gegenwalze parallelen Anstellung regelt.