DE3511038C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steinwalze für Maschinen zur Her­ stellung von Papier, Karton od.dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie geht aus von der durch die DE-PS 28 18 437 be­ kanntgewordenen Steinwalze. Deren Walzenkörper ist in der übli­ chen Weise aus Stein, vorzugsweise Naturstein (z.B. Granit), gefertigt. Aber auch künstliche Steinsorten, z.B. Polymerbeton, können verwendet werden. Der Walzenkörper hat (gemäß Fig. 1 der DE-PS) eine zentrale, axial durch den Walzenkörper verlaufende Bohrung mit verhältnismäßig großem Querschnitt. An den Stirnsei­ ten des Walzenkörpers sind in der üblichen Weise scheibenförmige Spannflansche angeordnet, die durch den Walzenkörper hindurch mit Hilfe mehrerer Spannstäbe und Spannmuttern miteinander ver­ bunden sind. An den Spannflanschen sind Flanschzapfen, die in Lagern ruhen, befestigt (Fig. 1). Bei einer anderen bekannten Bauform ist je ein Lagerzapfen direkt an den Spannflanschen an­ geformt (Fig. 2 der DE-PS). Auch bei der vorliegenden Erfindung sind beide Alternativen anwendbar.

Die Spannstäbe sind (in Fig. 1 der DE-PS 28 18 437) alle nahe der Bohrungswand angeordnet; d.h. das Zentrum der Steinwalze ist frei von Spannstäben. (Dies im Gegensatz zu früheren Steinwal­ zen-Konstruktionen, bei denen ein einziger dicker Spannstab, auch Zuganker genannt, im Zentrum der Steinwalze angeordnet war.) Die vorliegende Erfindung setzt das Vorhandensein der zen­ tralen Bohrung im Walzenkörper voraus. Die andere bekannte Mög­ lichkeit, für jeden Spannstab nahe dem Umfang des Walzenkörpers eine Bohrung vorzusehen (Fig. 2 der DE-PS) scheidet aus, weil die Herstellung solcher Bohrungen sehr schwierig ist.

Ein weiteres Merkmal der bekannten Walze besteht darin, daß die Spannstäbe in einem betonartig erhärteten Füllstoff eingebettet sind: Eine derartige Ausbildung ist auch bei Schleifersteinen zur Herstellung von Holzschliff bekannt, vgl. die US 15 18 422. Hierdurch wird insbesondere erreicht, daß die Spannstäbe auf ihrer ganzen Länge eine starre Verbindung mit dem Walzenkörper eingehen, so daß die Spannstäbe vor Durchbiegung unter der Fliehkraft sowie vor Schwingungen und vor Korrosion geschützt sind.

Ein Nachteil der bekannten Bauweise gemäß Fig. 1 der DE-PS 28 18 437 besteht darin, daß eine sehr große Menge an (beim Einfüllen flüssigem) Füllstoff erforderlich ist, weil der gesamte Innenraum des Walzenkörpers damit ausgefüllt ist. Dies verursacht hohe Kosten und ein unnötig hohes Gewicht der ferti­ gen Walze. Außerdem ist nachteilig, daß die Enden der Spann­ stäbe, welche die Spannflansche durchdringen, von dem Füllmate­ rial nur unzureichend oder gar nicht erfaßt werden, so daß die Enden der Spannstäbe durch zusätzliche Maßnahmen vor Korrosion geschützt werden müssen.

Zwischenzeitlich ist versucht worden, die Schwingungen der Spannstäbe dadurch zu beseitigen, daß die Spannstäbe in einige über die Länge der Walze verteilte Käfige starr eingespannt wer­ den. Diese Bauweise hat jedoch wegen schwieriger Montage nicht befriedigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der DE-PS 28 18 437 bekannte Steinwalze dahingehend zu verbessern, daß die Spannstäbe mit einfacheren, Gewicht und Kosten sparenden Maßnahmen daran gehindert werden, Schwingbewegungen auszuführen, wobei insbesondere die erforderliche Menge des in flüssigem Zu­ stand in das Walzeninnere einzubringenden Füllstoffes verringert werden soll. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch diese Merkmale wird folgendes erreicht. Das in der Bohrung des Walzenkörpers angeordnete Kernstück ermöglicht es, das Volu­ men des mit Füllstoff auszufüllenden Teiles der Bohrung so weit zu verkleinern, daß als Füllstoff ein beim Erhärten Wärme abge­ bender Stoff verwendet werden kann, der außerdem die Eigenschaft hat, vor dem Erhärten unter Raumtemperatur sehr dünnflüssig zu sein. Er kann somit im allgemeinen ohne Erwärmung oder mit einer höchstens geringfügig über der Raumtemperatur liegenden Tempera­ tur eingefüllt werden, so daß insoweit keine Gefahr für den Steinwalzenkörper besteht. Durch die hohe Dünnflüssigkeit beim Einfüllen wird erreicht, daß der Füllstoff sämtliche Hohlräume, die zwischen dem Walzenkörper und dem Kernstück gebildet sind (einschließlich der Bohrungen in den Spannflanschen, durch die sich die Spannstäbe erstrecken), vollkommen ausfüllt und somit einen gegenüber bisher verbesserten Korrosionsschutz bietet: Bisher war es nicht möglich, einen derartigen Füllstoff zu ver­ wenden, weil er die negative Eigenschaft hat, daß er beim Erhär­ ten eine gewisse Wärmemenge entwickelt. Diese Wärme würde den Steinkörper gefährden, wenn man - wie bei der bekannten Stein­ walze - den gesamten Innenraum mit dem Kunststoff ausfüllen wür­ de. Statt dessen wird durch das erfindungsgemäß verwendete Kern­ stück erreicht, daß die mit dem (anfangs flüssigen) Füllstoff auszufüllenden Hohlräume nur ein ziemlich kleines Volumen auf­ weisen, so daß die beim Erhärten entstehende Wärmemenge verhält­ nismäßig gering ist und keine Gefahr für den Steinkörper bildet.

Wesentlich ist außerdem, daß der ausgewählte Füllstoff nicht nur beim Einfüllen, sondern auch nach dem Erhärten die genannten Hohlräume ausfüllt; d.h. er darf beim Erhärten nicht nennenswert schwinden (es darf keine oder nur eine ganz geringe Volumen-Min­ derung stattfinden).

Der zweckmäßigen Auswahl des Füllstoffes liegt nämlich auch noch das folgende Problem zugrunde: In der Pressenpartie moderner Papiermaschinen (in der die erfindungsgemäße Steinwalze verwen­ det wird), werden heute zur Steigerung der Entwässerungsleistung Einrichtungen zur Temperaturerhöhung der Papierbahn, z.B. Dampf­ blaskästen, eingesetzt. Dies führt u.a. zu einer Erwärmung des Steinwalzenkörpers, über den die Papierbahn läuft. Während der Temperaturerhöhung des Steinwalzenkörpers besteht die Gefahr, daß die Spannstäbe nicht gleichzeitig und nicht genügend rasch zusammen mit dem Steinwalzenkörper erwärmt werden. Mit anderen Worten: Es besteht die Gefahr, daß durch die temperaturbedingte Längsdehnung des Steinwalzenkörpers - bei zunächst im wesentli­ chen gleichbleibender Temperatur der Spannstäbe - die Spannstäbe überdehnt werden. Eine andere Gefahr besteht, wenn nach längerer Betriebsdauer, bei der die Spannstäbe die gleich hohe Temperatur wie der Steinwalzenkörper angenommen haben, eine Abkühlung des Steinwalzenkörpers stattfindet. Wenn hierbei die Spannstäbe die anfänglich hohe Temperatur zunächst beibehalten, dann verringert sich beim Schrumpfen des Steinwalzenkörpers die Zugspannung in den Spannstäben. Obwohl dies nur zwischenzeitlich der Fall ist (wenn schließlich sich auch die Spannstäbe abkühlen, erhöht sich deren Zugspannung wieder) kann es doch geschehen, daß die nöti­ ge Anpreßkraft zwischen den Spannflanschen und den Stirnseiten des Steinkörpers vorübergehend nicht vorhanden ist. Dies bedeu­ tet, daß der nötige Reibschluß zwischen dem Steinwalzenkörper und den Spannflanschen zumindest vorübergehend fehlt, so daß die Gefahr einer Zerstörung der Steinwalze besteht. Diese Gefahr wird dadurch beseitigt, daß bei der Steinwalze mit mehreren außermittig angeordneten Spannstäben der Füllstoff - insbeson­ dere aufgrund der sehr geringen Volumenminderung beim Erhärten - dauerhaft am Steinkörper und an den Spannstäben haftet, so daß ein ungehinderter Wärmeübergang vom Steinwalzenkörper zu den Spannstäben und zurück stattfinden kann. Der Wärmeübergang kann bei Bedarf noch erhöht werden, indem man dem Füllstoff einen Zusatzstoff, der hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beimischt (z.B. Aluminium-Pulver, Graphit od.dgl.).

Durch die erwähnte geringe Volumenminderung beim Erhärten des Füllstoffes und durch das daraus resultierende vollkommene Aus­ füllen des Zwischenraumes (zwischen Walzenkörper-Bohrung und Kernstück) wird außerdem mit höherer Sicherheit als bisher ein Schwingen der Spannstäbe vermieden.

Als Füllstoff wird vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Kunststoff verwendet. Aus den zahlreichen bekannten Kunststoffen dieser Art konnten einige ausgewählt werden, welche die oben beschriebenen Vorteile haben, nämlich hohe Dünnflüssigkeit bei Raumtemperatur und geringe Schwindung (kleiner als 0,5%) und außerdem die fol­ genden günstigen Eigenschaften:

• - Geringes spezifisches Gewicht (ca. 1 kg/dm³);
• - gute Haftung am Steinkörper und an den aus Stahl gefertigten Spannstäben;
• - langsames Erhärten, wobei die je Zeiteinheit entstehende Wärmemenge und die auftretenden Temperaturen verhältnismäßig gering sind;
• - die Stoffe sind frei von flüchtigen Lösungsmitteln und scheiden auch beim Erhärten keine flüchtigen oder flüssigen Stoffe ab;
• - nach dem Erhärten haben die Stoffe eine gewisse Elastizität, die auch noch nach Jahren (auch bei relativ hoher Betriebs­ temperatur) in ausreichendem Maße erhalten bleibt; d.h. es besteht keine Tendenz, daß die Stoffe spröde werden.

Zwei-Komponenten-Kunststoffe, welche in vorteilhafter Weise die­ se Eigenschaften in sich vereinigen, sind bekannt unter den fol­ genden Bezeichnungen:

• A) Die Harz-Komponente ist ein mit reaktivem Verdünner ver­ mischtes Epoxidharz auf Basis von Biphenol A.
• B) Die Härter-Komponente ist ein vorzugsweise aliphatisches Polyamin, dem zweckmäßig in bekannter Weise Zusatzstoffe beigegeben sind, die z.B. das Absetzen und/oder das Aus­ flocken einzelner Bestandteile verhindern; d.h. es handelt sich um ein sogenanntes "formuliertes aliphatisches Polyamin".

Besonders bewährt hat sich bei Versuchen ein Zwei-Komponenten- Kunststoff, bestehend aus "Araldit M (CY 212)" und aus "Härter HY 1022 BD", beide hergestellt durch die CIBA-GEIGY AG.

Das erwähnte Kernstück kann theoretisch die Form eines vollen, überwiegend zylindrischen Körpers (z.B. aus einem Kunststoff geringen spezifischen Gewichtes) haben, der konzentrisch im In­ neren des Walzenkörpers angeordnet ist. Zweckmäßiger ist es je­ doch, das Kernstück in Form einer hohlen Innenschale, z.B. eines Blechzylinders auszuführen, die mit beiden Spannflanschen dich­ tend verbunden ist. Durch die zuletzt genannte Maßnahme bleibt der von der Innenschale umschlossene zentrale Innenraum frei; d.h. beim Einfüllen des Füllstoffes dringt dieser nicht in den zentralen Innenraum hinein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und die in den weiteren Un­ teransprüchen angegebenen Maßnahmen werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Walzenenden einer Steinwalze, während die Spannstäbe in den Füllstoff eingebettet werden.

Die Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab.

Die Fig. 4 zeigt eine Alternative zu der Ausführung gemäß Fig. 3.

Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 2 in einem ver­ größerten Maßstab.

Die Fig. 6 zeigt eine Alternative zu Fig. 5.

Die Fig. 7 zeigt einen anderen Ausschnitt aus der Fig. 2, eben­ falls in vergrößertem Maßstab.

Die Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 1, wiederum in einem vergrößerten Maßstab.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Steinwalze hat einen aus Stein, vorzugsweise Naturstein (z. B. Granit), gefertigten Wal­ zenkörper 10 und an jedem Walzenende einen scheibenförmigen Spannflansch 11 bzw. 12 mit einem jeweils daran angeformten La­ gerzapfen 13 bzw. 14. Der Steinwalzenkörper 10 hat eine zentra­ le, axial durch ihn verlaufende Bohrung 20, deren lichter Durch­ messer im Verhältnis zum Außendurchmesser des Walzenkörpers ziemlich groß ist. Zum Zentrieren des Steinwalzenkörpers 10 hat jeder Spannflansch 11, 12 einen Bund 15 bzw. 16. Um die Spann­ flansche 11, 12 durch Reibschluß starr mit dem Steinwalzenkörper zu verbinden, sind mehrere Spannstäbe 21 vorgesehen, die sich nahe der Bohrungswand 20 von dem einen zum anderen Spannflansch erstrecken. Die Spannstäbe 21 durchdringen die Spannflansche 11, 12. Die hierzu vorgesehenen Bohrungen 22 (Fig. 7 und 8) sind auf der Außenseite kegelig angefaßt zur Aufnahme der kegeligen oder kugeligen Sitzfläche der Spannmuttern 29.

Ein Kernstück, ausgebildet als Innenschale 30, welche die Spann­ stäbe 21 vom zentralen Bereich der Bohrung 20 abtrennt, besteht aus einem rohrförmigen Tragkörper 35 (siehe Fig. 3), der aus ziemlich dünnem Blech gefertigt ist, und aus mehreren Füll­ stücken 36, deren Anzahl gleich der Anzahl der Spannstäbe 21 ist. Die Füllstücke sind aus abgekanteten Blechen gefertigt und außen auf dem Tragkörper 35 befestigt. Sie ragen in die Zwi­ schenräume zwischen benachbarte Spannstäbe hinein. Alternativ hierzu kann gemäß Fig. 4 eine einteilige profilierte Innenschale 30′ vorgesehen werden. In jedem Fall ist dafür gesorgt, daß das Volumen des zwischen der Innenschale 30 bzw. 30′ und dem Walzen­ körper verbleibenden ringförmigen Innenraumes (der mit Füllstoff 40 ausgefüllt wird) möglichst klein ist.

Die Innenschale 30 bzw. 30′ hat an jedem Ende einen Tragring 31 und 32. Jeder Tragring hat im Bereich der Spannstäbe 21 Ausneh­ mungen 33 bzw. 33′. Mit den Tragringen ist die Innenschale auf Bunden 17, 18, die an die Innenseite der Spannflansche 11, 12 angeformt sind, zentriert. Jedes der Zentrierflächenpaare wird durch einen Dichtring 19 abgedichtet. Somit besteht zwischen der Bohrungswand 20 des Steinwalzenkörpers 10, der Innenschale 30 und dem Bereich der Spannstab-Bohrungen 22 der Spannflansche 11, 12 ein abgeschlossener ringförmiger Innenraum, der nur über die weiter unten erwähnten Füll- und Entlüftungskanäle mit der äuße­ ren Umgebung in Verbindung steht.

Dieser ringförmige Innenraum wird, nachdem die Spannstäbe ge­ spannt sind, mit einer Kunststoffmischung 40 ausgefüllt, die beim Einfüllen möglichst dünnflüssig ist. Zum Einfüllen des Kunststoffes wird die Steinwalze vorzugsweise gemäß den Fig. 1 und 2 geneigt angeordnet. In dem (bei dieser Position) unter­ sten Bereich des unteren Spannflansches 11 ist ein Füllkanal 11 a vorgesehen. Dieser mündet vorzugsweise in eine der Bohrungen 22 (Fig. 1 und 8). Wie nur schematisch dargestellt ist, wird zum Einfüllen des Kunststoffes eine Füllpumpe 25 mittels einer Füll-Leitung 23 an den Füllkanal 11 a angeschlossen. Die Füllpum­ pe saugt den flüssigen Kunststoff aus einem Vorratsbehälters 27 an. Im obersten Bereich des oberen Spannflansches 12 ist ein Entlüftungskanal 12 a vorgesehen. An diesen wird während des Füllvorganges eine Entlüftungsleitung 24 angeschlossen, die in ein Auffanggefäß 26 mündet (Fig. 2 und 7).

Vorzugsweise nur am oberen Spannflansch 12 ist jede Bohrung 22 über einen zusätzlichen Entlüftungskanal 28 (siehe Fig. 7) mit der Umgebung verbunden, so daß die im Spannflansch 12 vorhande­ nen Bohrungen 22 mit der äußeren Umgebung verbunden sind. Damit der flüssige Kunststoff sicher in die Bohrungen 22 eindringen kann, ist zwischen jedem Spannflansch 11, 12 und dem benachbar­ ten Tragring 31, 32 ein Zwischenraum 41 freigehalten (Fig. 5 u. 6) und die Durchmesser der Bohrungen 22 sind um einige mm größer als die Außendurchmesser der Spannstäbe 21. Die Innenschale 30, 31, 32, 35, 36 soll möglichst genau mittig zwischen den beiden Spannflanschen 11, 12 liegen. Hierzu sind in den Zwischenräumen 41 entweder je ein Gummiring 42 (Fig. 5) oder einige Druckfedern 43 (Fig. 6) eingespannt. Die Zwischenräume 41 haben im übrigen den Zweck, Fertigungs-Toleranzen auszugleichen; d.h. die Längen­ maße des Walzenkörpers 10 und der Innenschale 30 bzw. 30′ brau­ chen nicht exakt aufeinander abgestimmt zu sein.

Die Außenseite jeder Spannmutter 29 ist, zur weiteren Verbesse­ rung des Korrosionsschutzes, ebenfalls mit einer Kunststoffum­ hüllung 45 versehen, die nach dem Aushärten des inneren Füll­ stoffes (40) aufgebracht wird. Schließlich wird die äußere Stirnseite jedes Spannflansches 11, 12 mit einem Deckel 47, 48 verschlossen.

Claims (9)

1. Steinwalze für Maschinen zur Herstellung von Papier, Karton od.dgl., mit den folgenden Merkmalen:

• a) der aus Stein bestehende Walzenkörper (10) hat eine zentrale und achsparallel verlaufende Bohrung (20);
• b) nahe der Wand der genannten Bohrung (20) erstrecken sich mehrere achsparallele Spannstäbe (21) mit Spannmuttern (29) zum Anpressen von Spannflanschen (11, 12) an die Stirnseite des Walzenkörpers (10);
• c) die Spannstäbe (21) sind in einen Füllstoff (40) eingebettet;
• d) dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (20) des Walzen­ körpers (10) ein Kernstück (30) vorgesehen ist, das radial etwa bis zu den Spannstäben (21) nebst den sie umhüllenden Füllstoff (40) reicht.

2. Steinwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens einer der Spannflansche (11, 12) im Bereich jeder Spannmutter (29) einen Entlüftungskanal (28) aufweist.

3. Steinwalze Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück (30) als Innenschale ausgebildet ist, die mit beiden Spannflanschen (11, 12) dichtend verbunden ist.

4. Steinwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (30) - im Querschnitt durch die Steinwalze ge­ sehen - zwischen je zwei Spannstäben (21) in geringem Ab­ stand von der Bohrungswand (20) des Walzenkörpers (10) ver­ läuft und ebenso in geringem Abstand um die der Walzenachse zugewandte Seite jedes Spannstabes.

5. Steinwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (30) zusammengesetzt ist aus einem kreiszylin­ drischen Tragkörper (35), dessen Außendurchmesser geringfü­ gig kleiner ist als der lichte Abstand zwischen zwei einan­ der entgegengesetzt angeordneten Spannstäben (21), und daß auf der Außenseite des Tragkörpers (35) Füllstücke (36) an­ geordnet sind, welche die Zwischenräume zwischen zwei be­ nachbarten Spannstäben (21) möglichst weitgehend ausfüllen.

6. Steinwalze nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenschale (30) an ihren beiden Enden je einen Tragring (31, 32) aufweist, an dessen Innenseite eine Zentrierfläche gebildet ist, mit welcher der Tragring auf einer entsprechenden Zentrierfläche des Spannflansches (11, 12) ruht.

7. Steinwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Zentrierflächen der Tragringe (31, 32) der In­ nenschale (30) und der Spannflansche (11, 12) je eine Dich­ tung (19) vorgesehen ist.

8. Steinwalze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Innenschale (30) zwischen der äußeren Stirnseite des Tragringes (31, 32) und der inneren Stirn­ fläche des Spannflansches (11, 12) ein ringförmiger Zwi­ schenraum (41) vorgesehen ist.

9. Steinwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Walzenende zwischen dem Tragring (31, 32) und dem Spannflansch (11, 12) wenigstens ein Druckspannelement, z.B. ein elastischer Ring (42) oder einige Druckfedern (43), an­ geordnet ist bzw. sind (Fig. 5 bzw. 6).