DE2240090A1 - Walze - Google Patents

Description

Patentanmeldung

der Firma

GuIf & Western Systems Company, 1 GuIf & Western Plaza, New York, New York 10022 (USA)

Walze

Die Erfindung betrifft eine Walze, bestehend aus einem Walzenkern und einem diesen etwa koaxial umgebenden Walzenmantel, wobei zwischen Mantel und Eern eine gummielastische Füllmasse angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Walze ist insbesondere für den Einsatz in Textil- und Papiererzeugungsbetrieben, wie für Färbefoulards, für Kalander u.dgl. bestimmt, obwohl sie auch für andere Zwecke, z.B. für Metall-Walzwerke u.dgl., verwendet werden kann.

309013/1014

Walzen für Kalander und für Metall-Walzwerke u.dgl. werden im Betrieb bekanntlich ähnlich einem zweiseitig gelagerten Balken auf Biegung beansprucht. Die Walzendurchbiegung ist in der Walzenmitte am größten, was zur Folge hat, daß sich ein ungleichmäßiger Walzenspalt ergibt. Der mit dem zu behandelnden Stranggut od.dgl. in Berührung stehende Walzenabschnitt nimmt eine konkave Form an, wodurch sich ein ungleichmäßiger Andruck an dem Gut ergibt.

Um die Walzendurchbiegung auszugleichen, ist es bekannt, die Walze konvex bzw. faßförmig auszubilden. Ein gleichmäßiger Walzenspalt bzw. eine geradlinige Walzenscheitellinie läßt sich hier aber nur bei einer bestimmten Walzenbelastung erreichen. Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, bewegliche Endlager mit hydraulischen Zylindern bei ßtützwalzen zu verwenden, um die Scheitellinie von WaI-aen bei unterschiedlichen Belastungen und Stoffen geradlinig zu halten.

Weiterhin sind Verbundwalzen bekannt, die aus einem Metallkern und einem darubergeschobenen Metallmantel bestehen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß entweder die innere Umfangsflache des Mantels oder die äußere Umfangsflache des Kerns gegenüber der Walzenachse divergiert, so daß ein Bingspalt zwischen Mantel und Kern gebildet wird, der sich von der Walzenmitte zu den Walzenenden hin erweitert. Eine Walze dieser Art ist in der USA-Patentschrift 3 230 offenbart. Ebenso wie bei den vorstehend genannten konvexen

309813/1034

Walzen ist auch hier eine geradlinige Walzenscheitellinie nur bei einem bestimmten Belastungswert der Walze gegeben. Bei einer solchen Walze ist es erwünscht, daß sich der Mantel über seine ganze Länge gegen den Kern legt, so daß der Ringspalt am Walzenscheitel verschwindet·» Bei größerer Belastung ist die ßcheitelüberhöhung zu gering, um die Durchbiegung des Kerns auszugleichen, so daß sich auch hier-ein ungleichmäßiger Scheiteldruck ergibt.

Um einen gleichmäßigen Scheiteldruok bei wechselnden Walzenbelastungen zu erzielen, sind auch Verbundwalzen bekannt, die eine aus einem Elastomer bzw. einem gummielastischen Material bestehende lüllmasse aufweisen. Bei diesen Walzen wird ein zylindrischer Walzenmantel über eine zentrale Metallwelle geschoben* Der Innendurchmesser des Mantels ist größer als der Außendurchmesser der Welle, so daß ein sich über die gesamte Walzenlänge erstreckender Ringraum gebildet wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß entweder die Umfangsfläche der Welle oder die Innenfläche des Mantels zur Walzenachse divergiert, so daß ein von der Walzenmitte zu den Walzenenden hin sich im Querschnitt verändernder Ringraum geschaffen wird, der die aus dem gummielastischen Material bestehende Füllmasse aufnimmt. Letztere ist sowohl mit der Welle als auch mit dem Mantel verklebt. Man erhält auf diese Weise eine Walze, die auf ganzer Länge eine gleichmäßige Federkonstante aufweist. Das Elastizitätsmodul der Füllmasse ist dem Profil der divergierenden Flachen angepaßt, so daß sich die Walze selbst bei unterschiedlichen Belastun-

S09813/10U

gen über ihre gesamte Länge gleichmäßig durchbiegt. Bei solchen Verbundwalzen ergibt sich bei einer Belastungserhöhung ein Anstieg der elastischen Verformungskraft des Elastomers. Biese elastische Verformungskraft ist dabei unabhängig von dem Belastungszustand ausreichend groß, um den Walzenmantel und den Walzenscheitel geradlinig zu halten, sofern das Kernprofil entsprechend ausgelegt ist. Walzen dieser bekannten Art sind in der USA-Patentschrift 3 522 643 offenbart.

Aus der USA-Patentschrift 2 18? 250 ist eine ähnliche Verbundwalze bekannt, bei der aber der Ringspalt zwischen Kern und Mantel mit einem verhältnismäßig weichen Metall gefüllt ist. Es versteht sich, daß kein Metall einen so niedrigen Elastizitätsmodul hat, daß die erwünschten Ergebnisse erzielt werden. Aus der britischen Patentschrift 795 523 ist eine weitere Verbundwalze bekannt, die mit einem gummiartigen Material unterschiedlicher Dicke belegt ist, jedoch keinen Außenmantel aufweist.

Bei den vorgenannten Verbundwalzen, die in dem sich über die gesamte Walzenlänge mit unterschiedlichem Querschnitt erstreckenden Ringraum eine Füllmasse aus einem Elastomer aufweisen, addiert sich die Eigendurchbiegung bzw. die Federkonstante des Metallkerns zu der veränderlichen Federkonstante des Elastomermaterials, so daß über die gesamte Walzenlänge eine gleichbleibende Federkonetante erhalten wird.

309813/1034

Bei den bekannten Verbundwalzen erstreckt sich die gummiartige Füllmasse in dem Bingraum zwischen Kern und Mantel über die gesamte Walzenlänge. Bei den Walzen mit sich von der Walzenmitte zu den Walzenenden hin im Querschnitt ändernden Eingspalt besteht der Nachteil, daß sich der Walzenmantel exzentrisch einstellen kann. Die Walze ist in diesem Pail zum Kalandrieren oder zum Walzen von Metallen u.dgl. nicht geeignet. Da sich das gummiartige Material bei den Verbundwalzen weitgehend wie eine inkompressible !Flüssigkeit verhält und das iftllmaterial sowohl mit dem Kern als auch mit dem Mantel verbunden ist, ergeben sich bei Wärmedehnungen und WärmeSchrumpfungen außerordentlich große Drücke. Das Gummimaterial hat das Bestreben, zu kleinen Hissen oder Hohlräumen hinzufließen, die sich während des Einsatzes der Walze bilden. Aufgrund dieser zufälligen Verlagerung des Gummimaterials wird dieses oft schon nach kurzer Einsatzzeit der Walze exzentrisch. Die Exzentrizität der zwischen Mantel und Kern befindlichen Gummisehicht bewirkt eine exzentrische Form des Mantels, was zu ungleichförmigen Geschwindigkeiten und Drücken auf der Mantelscheitellinie führt.

Der Erfindung liegt demgemäß vornehmlich die Aufgabe zugrunde, eine Verbundwalze zu, schaffen, die unter Wechselbelastungen mit gleichmäßigem Scheiteldruck arbeiten kann und die bei normalem Einsatz nicht schon nach kurzen Betriebszeiten exzentrisch wird.

309813/1834

Die erfindungsgemäße Walze ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel im Bereich der Walzenmitte mit enger Fassung auf dem Walzenkern angeordnet ist, und daß seitlich neben diesem Hittelabschnitt die Umfangsfläche des Kerns und/oder die Innenfläche des Mantels unter Bildung von Ringräumen zum Walzenende hin divergiert, wobei diese Ringräume mit der Füllmasse bzw. dem Elastomer gefüllt sind.

Vorzugsweise sind der Kern und der Walzenmantel im mittleren Walzenbereich zylindrisch ausgebildet, wobei der Außendurchmesser des Walzenkerns und der Innendurchmesser des Walzenmantels in diesem Mittelbereich etwa gleich groß sind, so daß hier ein praktisch spielfreier Paß- oder Gleitsitz des Mantels auf dem Kern erhalten wird. Seitlich von dem Mittelabschnitt liegen die beiden sich zu den Walzenenden hin erstreckenden Ringräume, deren Querschnitt zu den Walzenenden hin ansteigt. Biese Hingräume sind, wie erwähnt, mit der gummielastischen Füllmasse bzw. dem Elastomer gefüllt, wobei das hier gebildete Qummipolster entsprechend dem Querschnitt der Hingräume in seiner radialen Dicke zu den Walzenenden hin ansteigt.

Die axiale Länge des zylindrischen Mittelabschnitts der Walze, auf dem sich der Walzenmantel unmittelbar auf dem Walzenkern abstützt, beträgt vorzugsweise 10 bis 5O# der axialen Walzenlänge. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an der Außenfläche des Kerns und/oder der Innenfläche des Mantels im Bereich der Hingräume liegende

309813/1034

Umfangsnuten od.dgl. angeordnet, um eine bessere Haftung der gummiartigen füllmasse an dem Kern und dem Mantel zu erzielen.

Es empfiehlt sich, bei zylindrischer Ausbildung der Innenfläche des Mantels den Innendurchmesser desselben im Mittelabschnitt der Walze kleiner zu bemessen als an den sich zu den Walzenenden hin erstreckenden seitlichen Abschnitten, welche die Kingräume begrenzen. Hierdurch wird vor allem- . das Aufschieben des Walzenmantels auf den Kern erleichtert und erreicht, daß beim Aufschieben des Walzenmantels ein auf dessen Innenfläche aufgebrachtes Haft- oder Klebmittel nicht abgeschabt wird.

Weiterhin empfiehlt es sich, an dem Kern und/oder dem Mantel Nuten, Bohrungen oder sonstige Kanäle für das Auffüllen der beiderseits des Mittelabschnitts liegenden Eingräume mit der gummi.artigen füllmasse anzuordnen.

Die erfindungsgemäße Walze weist über ihre gesamte Länge eine im wesentlichen gleichmäßige federkonstante auf. Die Gefahr, daß sich die Walze im Betrieb exzentrisch einstellt, ist nicht gegeben. Bei der erfindungsgemäßen Walze ist die Umfangsgeschwindigkeit am Walzenscheitel stets gleichbleibend.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den einzelnen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen: 309813/1034

Fig. 1 im Längsschnitt eine Verbundwalze gemäß der Erfindung j

Pig. 2 die Walze gemäß Pig. 1 in größerem Maßstab in einer Teilansicht;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2j Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2\

Fig. 5 eine Verbundwalze gemäß der Erfindung im Teil-Längsschnitt nebst Vorrichtungen zum Füllen des Ringraumes mit einem Elastomer;

Fig. 6 in Draufsicht eine Abschlußbüchse, die zur Ausrichtung des Walzenkerns gegenüber dem Walzenmantel während des Härtens des Elastomermaterials dient j

Fig. 7 im Schnitt eine Verbundwalze in ihrem Endbereich mit einem hier angeordneten Abschlußring od.dgl.}

Fig. 8 den bei der Anordnung gemäß Fig. 7 verwendeten Abschlußring in Draufsichtj

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungegemäßen Verbundwalze im Längsschnitt.

Die Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundwalze dargestellt ist, zeigt in Fig. 1 eine Walze A, die aus einer Metallwelle bzw. einem Metallkern B und einem metallenen Außengehäuse bzw. einem zylindrischen Metallmantel C besteht. Der Kern B weist an seinen beiden Enden Wellenzapfen 12 und 14 auf, in denen er in Lagern 16 und 18 gelagert wird, wenn die Walze A in

309813/1034

einen Kalander .od.dgl. eingebaut wird. Der Kern B und der Mantel 0 haben eine gemeinsame Längsachse 20; sie sind also koaxial zueinander angeordnet.

Der Kern weist einen zylindrischen Mittelabschnitt 22 und zwei ßeitenabschnitte 24 und 26 auf, die sich zu den Wellenzapfen 12 und 14 hin konisch verjüngen. Die Umfangsflächen dieser seitlichen Abschnitte 24 und 26 divergie- · ren demgemäß gegenüber der zylindrischen Innenfläche des Mantels O. Auf diese Weise wird seitlich neben dem Mittelabschnitt der Walze zwischen Kern und Mantel jeweils ein Ringraum gebildet, dessen Querschnitt von dem Mittelabschnitt zu den Walzenenden hin stetig ansteigt. Die beiden Ringräume sind mit einem Elastomer bzw. einem Gummimaterial D gefüllt, welches mit der Innenfläche des Mantels G und den Umfangsflachen 24 und 26 des Kerns B verklebt ist.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Mantel G im mittleren Bereich eine zylindrische Innenfläche 30 auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Mantels an den zylindrischen Seitenabschnitten 32 und 34. Die umfangsflache 22 im Mittelabschnitt des Kerns B weist einen Außendurchmesser auf, der etwa gleich dem Innendurchmesser des Mantels im mittleren Bereich ist. Der Mantel 0 umgreift daher im Mittelabschnitt der Walze den zylindrischen Kern mit engem Paß- oder Gleitsitz. Es besteht die Möglichkeit, auf die Flächen 24, 26, 32 und 34 ein

309813/1034

- 10 -

Haftmittel aufzubringen, bevor der Mantel C über den Kern B geschoben wird. Der Innendurchmesser des Mantels C in den seitlichen Bereichen 32 und 34- ist etwas größer als der Durchmesser des Kerns B im mittleren zylindrischen Bereich 22, so daß das auf die genannten Flächen aufgebrachte Haftmittel beim Einsetzen des Kerns in den Mantel nicht von den Mantelflächen 32 und 34· abgeschabt wird. Im zusammengebauten Zustand umgreift der Mantel im Mittelbereich den zylindrischen Kern praktisch spielfrei j die Walze verhält sich in diesem Bereich also wie eine starre Walze herkömmlicher Ausbildung. Die Vorteile des Verbundwalzenprinzips sind also im Mittelabschnitt der Walze nicht gegeben. Es hat sich aber gezeigt, daß das Verbundwalzenprinzip im Mittelbereich der Walze nicht unbedingt verwirklicht zu sein braucht, da hier die Durchbiegung innerhalb sehr enger Grenzen von 1/1000 Zoll konstant ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der konstante Mittelabschnitt der zylindrischen Flächen 22 und 30 über eine Länge von etwa 20% der Walzenlänge, gemessen zwischen den Enden des Walzenmantels 0. Es ,empfiehlt sich, diesen Mittelabschnitt mit konstantem Durchmesser so zu bemessen, daß seine Länge etwa 10 bis 30% der Gesamtlänge der Walze beträgt. Aufgrund des engen Paßsitzes zwischen Kern und Mantel im Bereich der zylindrischen Abschnitte 22 und 30 wird der Mantel C unter allen Betriebsbedingungen in konzentrischer Ausrichtung gehalten. Die Gefahr, daß sich der Mantel C gegenüber dem Kern B exzentrisch einstellt, besteht daher nicht.

309813/1034

Der von den Flächen 22,und 30, gebildete Mittelabschnitt der Walze endet an den Begrenzungslinien 35 und 36. Zu diesen Begrenzungslinien seitlich nach innen versetzt sind am Kern B zwei im Abstand voneinander angeordnete Umfangsnuten 38 und 40 angeordnet. Der Kern B weist außerdem mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Längsnuten 42 auf, welche die Umfangsnuten 38 und 40 mit den seitlich des Mittelabschnitts liegenden Ringräumen verbinden, welche · zwischen den Flächen 24 und 32 bzw. 26 und 34 liegen. Der Mantel 0 weist im zylindrischen Mittelbereich 30 Löcher auf, von denen in Fig. 2 lediglich ein einziges bei 44 dargestellt ist. Diese Löcher sind gegenüber den Begrenzungslinien 35 und 36 seitlich nach innen versetzt in einem gegenseitigen Abstand angeordnet, der dem Abstand der Nuten 38 und 40 entspricht. Die Löcher überdecken daher im zusammengebauten Zustand der Walze die Nuten 38 und 40.

Nach dem Einsetzen des Kerns B in den Mantel 0 kann eine Kappe oder Büchse E auf das eine Ende der Walze geschoben werden. Diese Büchse weist einen Umfangsflansch 46 auf, der den Walzenmantel G endseitig dicht umgreift. Außerdem ist die Büchse mit einem Innenflansch 48 versehen, der sich dicht um den Wellenzapfen 14 des Kerns B herumlegt (Fig. 2). Die beiden Flansche 46 und 48 sind über eine Bodenfläche einstückig verbunden. In eine Bohrung 54 des Wellenzapfens 14 kann ein Sicherungsstift 52 zur Sicherung der Büchse E in ihrer Anschlußposition eingesteckt werden. Die Büchse E

309813/1034

' — 12 —

Mit den Kern B und den Mantel C in ihrer konzentrischen Lage, während der Hingraum mit der gummiartigen füllmasse gefüllt wird. Die Walze wird zu diesem Zweck aufrecht gestellt, derart, daß sich ihr Walzenende 14 unten befindet. Sann wird die Füllmasse durch die Öffnung 44 des Mantels G eingespritzt. Die Füllmasse fließt über die Umfangenut 40 und die Nuten 42 in den Ringraum zwischen den Flachen 26 und 34. Sobald dieser Hingraum gefüllt und die Füllmasse zu einer weichgestellten gummielastischen Masse ausgehärtet ist, wird der Hing E entfernt und die Walze umgedreht, worauf dann der Hingraum zwischen den Flächen 24 und 32 gefüllt wird.

Der Innenkern B weist an seinen Umf angsflachen 24 und 26 mehrere im axialen Abstand angeordnete Umfangenuten 58 auf, die mit der gummiartigen Füllmasse D ausgefüllt werden und dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen Füllmasse und Kern bewirken. Hierdurch wird verhindert, daß die Füllmasse D aufgrund der sich im Betrieb einstellenden Kräfte oder bei Wärmedehnung aus dem Hingspalt an den Enden 12 und 14 herausgequetscht wird.

Eine andere Möglichkeit zur Einfüllung der aus dem Elastomer bestehenden Füllmasse D in die Hingräume zwischen Kern B und Mantel C ist in Fig. 5 dargestellt. Ein Trichter F ist hier auf das eine Ende des Walzenmantels C so aufgesetzt, daß er mit seinem unteren Ende 66 d^n Walzenmantel endseitig umgreift. Zur Abdichtung wird ein Sand 68 um das untere Ende

309813/1034

- 13-

des Trichters F und den Mantel O gewickelt. Ein Vakuumrohr 70 einer Vakuumpumpe G- wird mittels einer Anschlußarmatur an die Öffnung 44 des Walzenmantels O angeschlossen» Die Füllmasse D wird dann in den Trichter F gegossen, so daß sie in den Eingraum zwischen den Flächen 26 und 34 fließt. Um das Hineinfließen der hochviskosen Füllmasse in den Ring— raum zu unterstützen und sicherzustellen, daß der Ringraum vollständig gefüllt wird, wird mittels der Vakuumpumpe G über die Umf angsnut 40 und die Längsnuten 42 von unten eine Saugkraft auf die in den Eingraum hineinfließende Füllmasse ausgeübt. Auf diese Weise läßt sich eine gleichmäßige Verteilung der Füllmasse D in dem gesamten Ringraum erreichen. Uach dem Auffüllen des Ringraumes wird der Trichter F nach Lösen des Bandes 68 abgenommen und es kann dann die Büchse Έ auf dieses Einfüllende aufgesetzt werden, um den Kern und den Mantel der Walze während des Härtens der Füllmasse D gegeneinander ausgerichtet zu halten. Wird als Füllmasse ein Elastomer verwendet, welches beim Härten expandiert oder welches ein chemisches Bläh- oder Treibmittel enthält, das die Füllmasse auftreibt, so wird die Büchse E zweckmäßig mit mehreren Löchern 76 in der Bodenfläche 50 versehen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Vorzugsweise beträgt der öffnungsquerschnitt sämtlicher Löcher 76 mindestens 25% des Ringraumquerschnitts am Walzenende, damit die Füllmasse bei ihrer Ausdehnung endseitig ungehindert aus dem Ringraum entweichen kann. Ein kleinerer Öffnungsquerschnitt der Löcher 76 würde das ungehinderte Auftreiben

309813/1034

- 14 -

- JA _

der Füllmasse D in dem Hingraum behindern. Dies könnte zur Folge haben, daß es zu keiner gleichmäßigen Verteilung der Gaszellen bzw. Gasblasen in der mit dem chemischen Treibmittel versetzten Füllmasse kommen würde. Außerdem würde ohne die öffnungen 76 in der Büchse E die den Ringraum ausfüllende gummiartige Füllmasse D keine gleichmäßige Sichte aufweisen. Ist die Füllmasse B gehärtet, so wird die Walze A um 180° gewendet und der andere Ringraum in entsprechender Weise mit der Füllmasse D gefüllt.

Es besteht auch die Möglichkeit, die der formschlüssigen Verbindung der Füllmasse mit dem Kern dienenden Umfangsnuten 58 fortzulassen und gemäß Fig. 7 an den Walzenenden eine Abschlußscheibe vorzusehen, welche ein Herausquetschen der Füllmasse D aus den Bingräumen unter Einwirkung der Walzenbelastung verhindert. Der Kern B weist an seinen beiden Enden jeweils eine zylindrische Eindrehung 82 auf. Am Innenumfang 34 des Walzenmantels G ist ebenfalls eine Eindrehung 84 sowie eine Umfangsnut 86 vorgesehen· Eine flache zylindrische Abschlußscheibe H ist auf die durch die Eindrehung 82 gebildete zylindrische Abstufung dee Kerne aufgeschoben, wobei sie mit ihren Außenumfang 88 in der Eindrehung 84 liegt. Der Innenumfang 90 der Ringscheibe H liegt in radialen Abstand von der Zylinderfläche 82 der genannten Kernabstufung, so daß zwischen dem Walzenkern B und dem Walzenmantel 0 eine gewisse gegenseitige Durchbiegung erfolgen kann. Ein geschlitzter Sprengring 92 ist in die Umfangsnut eingesetzt, um die Scheibe H in Anlage an der durch die Ein-

309813/1034

- 15 -

drehung gebildeten Schulter 84 zu halten. Me Scheibe H weist eine größere Anzahl über den Umfang verteilter Löcher 94 auf (Pig. 8). Der Gesamt-Öffnungsquerschnitt sämtlicher Löcher 94 beträgt vorzugsweise 23% des Ringraumquerschnitte im Bereich zwischen der Kante 96 des Kerns B und der Innenfläche 34 des Mantels 0. Bei einer Ausdehnung des Elastomers während des Aushärtens kann daher etwas Material durch die Löcher 94- nach außen entweichen. Das !Tillen der Ringräume mit dem Elastomer kann in der im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen Weise erfolgen. Die Abschlußscheibe H kann vor oder nach dem Eingießen des Elastomers in den Ringraum in der beschriebenen Weise angeschlossen werden. Sobald das Elastomer D ausgehärtet ist, verhindert die Scheibe Hj daß das verfestigte Elastomer während des Einsatzes der Walze A endseitig aus den Ringräumen herausgedrückt wird.

Bei dem in Pig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Löcher 44· im Mantel 0 sowie die Umfangs- und Axialnuten 38, 40 und 42 im Kern B fortgelassen. Die zylindrische Umfangsflache 22 im Mittelabschnitt des Kerns ist hier mit mehreren axialen Nuten 102 versehen, welche die Ringräume zu beiden Seiten des Walzenmittelabschnitts verbinden. Die Gesamt-Umfangsabmessung sämtlicher Nuten 102 ist vorzugsweise erheblich kleiner als die zwischen den Nuten noch verbleibende zylindrische Umfangsflache 22, so daß trotz der Nuten 102 der Walzenmantel 0 im Mittelabschnitt eine , hinreichende Abstützung auf der zylindrischen Umfangsflache

309813/1034

- 16 -

22 findet und hierdurch der Walzenkern und der Walzenmantel in ihrer konzentrischen Lage gehalten werden. Die Umfangsabmessung sämtlicher Nuten 102 beträgt zweckmäßig etwa 25# des Gesamtumfangs der Zylinderfläche 22. Anstelle der Nuten 102 können aber auch Bohrungen in den zylindrischen Mittelabschnitt 22 gebohrt werden, welche die beiderseits dieses Mittelabschnitts liegenden Ringräume verbinden. Die Enden dieser Axialbohrungen können über Seitenbohrungen an den Flächen 24 und 26 in Nähe der Endbegrenzungen 55 vma des zylindrischen Mittelabschnitts 22 mit den Ringräumen verbunden sein. Bei dieser Ausführung, bei der also die Ringräume über mindestens einen Innenkanal des zylindrischen Hittelabschnitts 22 des Kerns verbunden sind, kann die Büchse E an dem einen Ende der Walze A eine Öffnung 104 erhalten, an die mittels eines Anschlusses 108 die ßaugleitung 106 einer Vakuumpumpe G angeschlossen werden kann. Zum Auffüllen des Ringraumes wird die Walze A vertikal gestellt, so daß sich die Büchse E mit der Säugöffnung 104 unten befindet. Anschließend wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, ein Trichter auf das obere Walzenende aufgesetzt und die Füllmasse in den Ringraum gegossen. Während des Eingießens ist die Vakuumpumpe in Betrieb, so daß die Füllmasse durch die Axialnuten 102 oder die Innenkanäle des Mittelabschnitte 22 des Kerns gesaugt wird. Auf diese Weise lassen sich gleichzeitig beide Ringräume vollständig mit der Füllmasse füllen.

309813/1034 - 17 -

Die Vakuumbefüllung der Ringräume läßt sich, im übrigen in verschiedener Weise bewerkstelligen. Beispielsweise kann bei der Walze gemäß Pig. 1 ein axialer Kanal bzw. eine Axialbohrung vorgesehen werden, welche sich von den Wellenzapfen 12 und 14 des Kerns bis zu den Umfangsnuten 38 und 40 erstreckt. In den Kern B wird dann an den Umfangsnuten 38 und 40 mindestens eine Seitenbohrung gebohrt, welche diese Längsbohrung schneidet. Die an den Endteilen 12 und 14 mündenden Längsbohrungen können dann an die Saugleitung einer Vakuumpumpe angeschlossen werden, so daß über die Längsbohrung, die Seitenbohrungen an den Umfangsnuten 38 und 40 und die Axialnuten 42 ein Unterdruck in dem einen oder anderen Hingraum beim getrennten Auffüllen dieser Ringräume bewirkt werden kann, wie dies im Zusammenhang mit Pig. 5 vorstehend beschrieben ist. Auch in diesem Pail lassen sich die Ringräume vollständig mit der !Füllmasse füllen, wobei zugleich eine gleichmäßige Verteilung der Gasblasen in der Füllmasse erreicht wird. Der Vorteil dieser Anordnung besteht vor allem darin, daß der Walzenmantel keine Bohrungen zu erhalten braucht, wie etwa die Bohrungen 44 gemäß den Pig. 2 und 3.

Unabhängig davon, wie der Unterdruck in den Ringräumen bewirkt wird, empfiehlt es sich, die Walze mit Kanälen zu versehen, welche eine Verbindung der Ringräume im Bereich, des Mittelabschnitts der Walze mit der Walzenaußenseite herstellen.

309813/1034

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ■ der hülsenförmige Walzenmantel innenseitig zylindrisch ausgebildet, während der Walzenkern zu beiden Seiten seines zylindrischen Mittelabschnitts zu den zylindrischen Mantelflächen divergierende ümfangsflachen aufweist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung umzukehren, derart, daß die Innenfläche des Mantels C gegenüber der Umfangsflache des Kerns B divergiert. Auch ist eine Kombination beider Anordnungen möglich, derart, daß sowohl die Umfangsfläche des Walzenkerns als auch die Innenfläche des Walzenmantels vom Mittelabschnitt der Walze aus nach beiden Seiten hin gegenüber der Walzenachse divergieren. Die divergierenden Flächen können im Längsschnitt geradlinig, wie dargestellt, ausgebildet sein oder aber auch einen gekrümmten oder kurvenförmigen Verlauf haben.

Als Füllmasse kann eine viskose Masse verwendet werden, die zur Bildung von Luftblasen vor dem Eingießen in den Ringraum heftig gerührt wird, so daß Luft in die Masse eingetrieben wird. Die Luftblasen finden sich später in gleichmäßiger Verteilung in der ausgehärteten Füllmasse wieder.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dem Elastomer vor dem Eingießen in den Ringraum ein Schäummittel in genau bemessener Menge zuzusetzen. Vorzugsweise wird das Elastomer so eingestellt, daß das Volumen sämtlicher Luft- oder Gasblasen etwa 10% des Gesamtvolumens der den Ringraum ausfüllen-

309813/1034

22A0090

den Füllmasse beträgt. Beim Härten des Elastomers D wird dieses mit der Innenfläche 34 des Mantels 0 und mit den Umfangsflachen 22, 24 und 26 des Kerns B verklebt.

Der Anteil der Luft- oder Gasblasen in der gummiartigen Füllmasse wird vorzugsweise so eingestellt, daß diese die Wärmedehnung oder Wärmeschrumpfung der Füllmasse aus- ■ gleichen. Wenn z.B. als Füllmasse ein Elastomer verwendet wird, welches beim Aushärten unter erhöhter Temperatur um etwa 10% schrumpft, so sollte der Volumenanteil der Luftoder Gasblasen so groß sein, daß diese 10%ige Volumenänderung ausgeglichen wird, ohne daß die Haftung der Füllmasse an den genannten Flächen reißt oder die Füllmasse selbst durch den Schrumpfungsvorgang in Mitleidenschaft gezogen wird. Bei Verwendung eines Elastomers, welches bei Raumtemperatur härtet und beim späteren Einsatz der Walze unter höheren Betriebstemperaturen expandiert, muß der Anteil der Luft- oder Gasblasen ebenfalls so groß sein, daß diese Volumenänderung ohne Beschädigung des Elastomers oder seiner Haftbindung an den Mantel- und Eernflachen eintreten kann.

Als Füllmasse können Elastomere unterschiedlicher Art verwendet werden. Besonders vorteilhaft sind aber, wie erwähnt, Elastomere, die als Schaumstoffe mit darin gleichmäßig verteilten Gasblasen ausgebildet sind. Diese Gasblasen können, wie erwähnt, durch heftiges Mischen und Rühren des Elastomers vor dem Einfüllen desselben in den Ringraum gebildet

309813/1034

- 20 -

werden. Eß besteht aber auch die Möglichkeit, dem Elastomer in kleinen Mengen Schäummittel zuzusetzen. Als Elastomer können z.B. Chloropren-Kautschuk (Neopren-Kautschuk), Urethan-Kautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk u.dgl. verwendet werden. Als Haftmittel kommen Klebemittel auf Epoxy- oder Fhenolharzbasis oder auf Kautschukbasis in Betracht. Zur Bildung der Gasblasen in dem gummielastiechen Material können chemische Treib- oder Schäummittel, wie Sulfohydrazide, Azobisformamide oder N-Nitrοso-Verbindungen u.dgl., verwendet werden.

vorteilhaft hat sich auch die Verwendung von Silikonkautschuk erwiesen. Bei einer Verbundwalze gemäß der Erfindung wurde als Silikonkautschuk Silastic E-RTV-Kautschuk der Firma Dow Oorning Corporation eingesetzt. Ebenfalls verwendbar sind Hochtemperatur-Acryl-Kautschuke, wie z.B. "Hycar" (Warenzeichen für Acryl-Kautschuk der Firma Goodyear Corporation). Bei Verwendung von Silikonkautschuk läßt sich als !Treibmittel Silastic 6-5370 BXV der Firma Dow Corning Corporation einsetzen. Vird der Einfüllvorgang durch Anlegen eines Vakuums an den Hingraum der Walze unterstützt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben ist, so läßt sich eine äußeret gleichmäßige Verteilung der Gasblasen in der Füllmasse erreichen, wenn ein chemisches Treibmittel zugesetzt wird. Zur Erzielung der Haftwirkung zwischen der Füllmasse und den Kern- und Mantelflächen können Acryl-, Epoxy- oder Silanlacke u.dgl. verwendet werden.

309813/1034

- 21 -

_ ΟΛ _

In Verbindung mit Silikonkautschuk kann als Lack Silastic 1202 Silikonlack der !Firma Dow Corning Corporation' eingesetzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß sich bei einem Anteil von 8 Teilen Silastic-Schäummittel je 100 Anteilen an Silastic-Kautschuk ein gummielastischer Schaumstoff herstellen läßt, dessen Gehalt an Gasblasen etwa 14-% beträgt. Dieser Anteil ist unter den Betriebsbedingungen ausreichend. Allgemein ist es zweckmäßig, wenn der Anteil der Füllmasse an Gasblasen görßer ist als an sich erforderlich, um die Komprimierung auszugleichen, welcher die Füllmasse unterworfen ist. Wenn z.B. mit einer Expansion der Füllmasse von 6% zu rechnen ist, so würde ein Gasblasenanteil von nur 6% bedeuten, daß jede Gasblase auf ein Volumen von Null komprimiert werden müßte, was einem unendlich großen Druck des in der Schaumstoffpore enthaltenen Gases entsprechen würde. Um eine Expansion der Füllmasse von 6% auszugleichen, empfiehlt es sich daher, den Gasblasenanteil etwa zu verdoppeln, im vorliegenden Beispiel also etwa auf 12% einzustellen. Bei Verwendung von 8 !eilen Schäummittel je 100 Teilen Silastie-Kautschuk erhält man einen Gasblasenanteil von etwa 14%, was völlig ausreichend ist·

Es ist unzweckmäßig, die Füllmasse mit Druck in die Ringräume einzuspritzen, da es hierbei möglicherweise zu einem Lösen des von dem Schäummittel freigesetzten Gases in dem flüssigen Elastomer kommt. Selbst wenn anschließend der

309813/1034

- 22 -

Spritzdruck aufhört, bleibt das Gas in dem flüssigen Elastomer absorbiert. Ein heftiges Schütteln des Elastomers führt höchstens zu einem Freisetzen einiger Gasblasen, die das Bestreben haben, sich an den Metallflächen des Walzenkerns und Walzenmantels anzusammeln. Bei Verwendung eines Vakuums läßt sich einerseits eine vollständige Füllung der Bingräume mit der Füllmasse und andererseits eine gleichmäßige Verteilung der Poren oder Gasblasen in der Hasse erzielen.

309813/1034

- 23 -

Claims (12)

Ansprüche

1.)Walze, "bestehend aus einem Walzenkern und einem· diesen etwa koaxial umgebenden Walzenmantel, wobei zwischen Mantel und Kern eine gummielastische !Füllmasse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (O) im Bereich der Walzenmitte mit enger Passung auf dem . Walzenkern (B) angeordnet ist, und daß seitlich neben diesem Mittelabschnitt die TJmfangsfläche des Kerns und/oder die Innenfläche des Mantels unter Bildung von Ringräumen zum Walzenende hin divergiert, wobei diese Ringräume mit der Füllmasse (D) gefüllt sind.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der ümfangsflache des Kerns (B) und/oder der Innenfläehe des Mantels (G) im Bereich der Ringräume liegende . Umfangsnuten (58) angeordnet sind.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Walzenachse divergierende Fläche die Umfangsflache (24-, 26) des Kerns (B) ist.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (30, 32, 34) des Mantels (0) zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Innendurchmesser des Mantels im Mittelabschnitt der Walze kleiner ist als an den sich zu den Walzenenden hin erstreckenden seitlichen Abschnitten (32, 34).

"309813/1034

_ 24 -

5. Walze nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet! daß der Walzenmantel (C) in Nähe der !Endbegrenzungen (351 36) des Walzenmittelabechnitts jeweils mindestens ein zu einer Umfangsnut (38, 40) des Walzenkerns (B) fluchtendes Loch (44) aufweist, und daß am Walzenkern von den Umfangenuten (36, 40) zu den Ringräumen führende axiale Nuten (42) angeordnet sind.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des zylindrischen Mittelabschnitts der Walze 10 bis 30% der axialen Walzenlänge beträgt.

7* Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge des Mittelabschnitts der Walze die Umfangsfläche (22) des Kerns (B) und die Innenfläche (30) des hülsenförmigen Mantels (C) zylindrisch ausgebildet sind, während beiderseits dieses Mittelabschnitts der Kern und/oder der Mantel sich konisch verjüngen.

8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch an den Walzenenden angeordnete, aus Kappen, Büchsen, Ringen od.dgl. bestehende AbSchlußstücke (Έ, H).

9* Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet) daß die Abschlußstücke (E, H) mehrere öffnungen (76, 94) aufweisen, deren Gesamt-Öffnungsquerschnitt mindestens 1/4 des Querschnitts der Ringräume an den Walzenenden ist.

309 81 3/ lOH

- 25 -

10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Füllmasse (B) in etwa gleichmäßiger Verteilung Gasblasen enthält, wobei das Blasenvolumen vorzugsweise etwa IO bis 20% des Volumens der Füllmasse beträgt.

11. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits des Mittelabschnitts liegenden Ringräume über mindestens einen an der Innenfläche des Mantels (0) und/oder am Kern (B) angeordneten Kanal untereinander verbunden sind.

12. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hingräume im Mittelabschnitt der Walze über mindestens einen Kanal mit der Walzenaußenseite verbunden sind.

309813/1034

Leerseite