EP1529878A1 - Kalanderwalze - Google Patents

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Publication number
EP1529878A1
EP1529878A1 EP04105076A EP04105076A EP1529878A1 EP 1529878 A1 EP1529878 A1 EP 1529878A1 EP 04105076 A EP04105076 A EP 04105076A EP 04105076 A EP04105076 A EP 04105076A EP 1529878 A1 EP1529878 A1 EP 1529878A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
bores
calender roll
roller
roll according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04105076A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Schneid
Joachim Hinz
Peter Dr. Wiemer
Markus Kirchner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1529878A1 publication Critical patent/EP1529878A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • F28F5/02—Rotary drums or rollers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature
    • D21G1/0266—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature using a heat-transfer fluid

Definitions

  • the invention relates to a thermally beautschbare calender roll for Treatment of a material web with a in the direction of the roll axis extending central bore and parallel to the roll axis heating and / or Cooling holes, which can be acted upon by a heating or cooling medium.
  • the material web to be treated may be, for example, a Paper or cardboard web act.
  • Rolls of this type can be used for example in calenders, in where they form a nip with at least one counter-roll, by the example a material web to be smoothed, e.g. a paper or board web is passed.
  • a material web to be smoothed e.g. a paper or board web is passed.
  • rollers of this type known both an increasing Unevenness in surface temperature as well as a reinforced polygon formation.
  • the different temperature is detrimental on the calendering process.
  • high-frequency vibrations are generated whose frequency or frequencies an integer multiple of the roller speed correspond.
  • the high-frequency excited by this polygon effect Vibrations are mainly due to the formation of a so-called barring effect decisive influence, for example in the form of Transverse stripes manifested on the paper web. As soon as these streaks become visible The paper web is usually useless and as scrap to consider.
  • the radially outermost arranged peripheral heating or cooling holes The known roller also bring with it the disadvantage that balancing bores must be arranged radially further inside, so that the relevant Balance weights due to the relatively small radial distance to Roll axis are correspondingly less effective.
  • the invention is based on the object, a calender of the above to create said type in which the aforementioned problems do not occur.
  • the risk of polygon formation is at least reduced and ensured as uniform a surface temperature as possible be.
  • a thermal acted upon calender roll for treating a web with a in the direction of the roll axis extending central bore and the Roll axis parallel heating and / or cooling holes, which are connected to a heating or cooling medium can be acted upon, wherein the heating and / or cooling holes are arranged in the radially central region of the roll shell.
  • Prefers is the calender roll as an elastic calender roll with a roll body and an elastic roll cover provided thereon.
  • the roll bodies are elastic center rolls around thermally stressed components.
  • the heat outputs in the elastic rollers are therefore significantly lower than at the heated hard calender rolls.
  • the relevant heat outputs are in heating mode or in cooling mode at relatively low temperatures transfer. This has the consequence that at the usual cooling water temperatures the paper industry the available temperature difference between roll surface and cooling medium is low. Due to the invention Solution can now be done with little effort in particular in such elastic rollers, the risk of polygon formation due different temperature and thermal expansion to a minimum to reduce.
  • the calender roll according to the invention Compared to the aforementioned known rolls with internal bore and displacer and in the annular gap flowing heat carrier is in the calender roll according to the invention due to the lower effective wall thickness a higher heat output transferable. Due to the optimized arrangement the heating or cooling holes results in a smaller number of Drilling with sufficient transferable heat and reduced Polygon formation. After the central hole remains empty, the filling and Draining times shortened and the roll weight is reduced.
  • the inventively optimized position of the heating or cooling holes So are an ideal heat transfer and a temperature uniformity on the wall of the roller with a minimum of effort in terms of Number of holes and their location achieved after these in the radial arranged middle region of the roll shell and correspondingly easier to drill. With such an arrangement is also created the opportunity in addition balancing holes at a greater radial distance from the Roll axle as the heating or cooling holes bring. Because the balancing holes have a greater radial distance to the roll axis, are the corresponding balancing weights are correspondingly more effective than, for example, in the case of the known from DE 102 07 507 A1 heated hard Roller, in which the balancing bores radially within the heating or cooling holes are arranged.
  • parallel balancing bores can be produced in relation to the roll axis be provided. These are preferably radially outside of the with the Heating or cooling holes provided jacket area arranged.
  • the heating or cooling holes can in particular on at least one in Roll circumferential direction extending imaginary circle be arranged. The the same applies if necessary also for the balancing bores.
  • Roller with both heating and cooling holes as well as with balancing holes is provided has the imaginary circle touching the balancing bores a larger radius than the heating or cooling holes touching imaginary circle. Due to the larger radial distance of the balancing bores To the roll axis unfold the respective balancing weights one correspondingly greater effect.
  • the heating or cooling holes in the roll circumferential direction evenly distributed over the roll shell.
  • the same may apply to the Balancing holes.
  • the number of heating or cooling holes is expediently greater than the number of balancing holes, the number of heating or cooling holes correspond in particular to a multiple of the number of balancing bores can.
  • At least three balancing bores are provided. are For example, three uniformly distributed in the circumferential direction balancing bores provided, these are at a respective distance of 120 ° on the concerned, this bores touching imaginary circle arranged.
  • the balancing bores each extend from one Face of the roller in the interior of the roll.
  • the balancing bores extend here expediently starting from the same end face in the Rolling inside.
  • the depth or length of the balancing bores advantageously corresponds respectively at least 0.55 times the roll length. This is in particular also a balancing in a middle of the roll located Balancing level possible.
  • a balance weight arranged, which is located in a balancing plane, wherein the balancing plane may be in the range of the roller center, for example.
  • the roll diameter or the diameter of the roll body can in particular greater than about 400 mm, preferably greater than is about 700 mm.
  • the heat output generated in cooling operation is advantageously less than or equal to 12 kW / m 2 .
  • the heat output generated in the heating mode can be less than or equal to 10 kW / m 2 in particular.
  • the flow rate of the heating or cooling medium in the heating or Cooling holes is suitably in a range of about 0.3 to about 0.8 m / s.
  • the temperature difference between flow and return of the heating or Cooling medium is advantageously less than or equal to 6 K.
  • the operating temperature at the roll surface i. on the outside surface of the Roller cover, maximum 140 ° C.
  • the operating temperature at the surface of the roller body is advantageously at most 130 ° C.
  • the diameter is the heating or cooling holes in a range of about 24 to about 60 mm.
  • the roller according to the invention can be used in particular as Duopass roller be executed.
  • the heating or cooling medium expediently be fed and discharged on the same side of the roll.
  • the distance between the heating and cooling holes corresponds and the surface of the roll body at least 0.4 times the wall thickness the roll body. It is particularly advantageous if the distance between the heating or cooling holes and the surface of the roller body at least 1.6 times the diameter of a respective heating or Cooling hole corresponds.
  • the distance between the heating and cooling holes can in particular about 1.2 to 2.0 times the diameter of a correspond to each heating or cooling hole.
  • Roller comprises the roller body, a roller tube, on which two flange pin are attached. Preference is given to the flow channels for supply and Removal of the heating or cooling medium in which a flange pin executed the same as the flow channels for flow reversal in the other flange pin. Due to the same designs of the flow channels in both Flange pins are different temperature influences on the two Margins practically excluded.
  • Roller with at least one flange pin is at least one of the heating and / or cooling holes as an extension of a core hole for a Threaded hole of the screw mounting of such a flange pin formed.
  • the thermally loadable calender roll according to the invention brings moreover, it also has the advantage of a relatively low processing risk. It also arises in particular with regard to the number of holes and the heat distribution an optimized solution. The temperature difference between the inner and the outer wall is reduced. Corresponding is For example, a higher cooler setting possible. Moreover, this is an execution as Duopass roller and a cardan shaft drive possible.
  • Figures 1 to 3 show a schematic representation of an exemplary Embodiment of a thermally loadable elastic calender roll 10 for the treatment of a material web, such as a paper or Board web.
  • the roller 10 in the present case is e.g. around an elastic center roll.
  • the roller 10 is extending in the direction of the roller axis X.
  • Central bore 12 provided.
  • the roller 10 also comprises parallel to the roller axis X heating and / or Cooling holes 14, with a heating bw. Can be acted upon cooling medium.
  • the heating and / or cooling bores 14 are in the radially middle region of the roll shell 16 is arranged. In the present case they are approximately in the Area of the middle third of the roll shell 16, wherein in the illustrated Embodiment lie in the radially inner half of the shell.
  • roll bores 18 parallel to the roll axis X are provided in the roll shell 16 (compare FIGS. 1 and 3). As can be seen with reference to FIGS. 1 and 3, these stub bores 18 are arranged radially outside the jacket area provided with the heating or cooling bores 14. The radial distance R 18 between the balancing bores 18 and the roll axis X is thus greater than the radial distance R 14 between the heating or cooling bores 14 and the roll axis X (see in particular FIG.
  • the heating or cooling bores 14 on the one hand and the balancing bores 18 on the other hand can thus be arranged in particular on correspondingly different imaginary circles about the roll axis X.
  • the imaginary circle touching the balancing bores 18 has a larger radius R 18 than the imaginary circle R 14 touching the heating or cooling bores 14 .
  • Both the heating or cooling holes 14 and the balancing bores 18 can in the roll circumferential direction in each case uniformly over the roll shell 16 be distributed.
  • the number of heating or cooling holes 14 corresponds to a multiple of the number of balancing bores 18.
  • at least three balancing bores 18 are provided.
  • three such balancing bores 18 are distributed uniformly over the circumference of the roll on an imaginary circle with the radius R 18 (cf., FIG. 3), ie introduced into the roll shell 16 at a mutual distance of 120 °.
  • the balancing bores extend 18 each starting from the guide-side left front side the roller 10 in the roll interior.
  • the depth or length T corresponds to the Balancing bores 18 (see Figure 1) preferably at least 0.55 times each the roll length L (without pin).
  • the balancing weight may e.g. in a balancing plane lie in the area of the roll center.
  • vent bores 20 extend into the interior of the roll (see FIG 2).
  • the roller 10 comprises a Roll body 22 and an elastic roll cover 24 provided thereon.
  • the heating or cooling holes 14 are in the radially middle region or arranged in the middle third of the roller body 22.
  • the diameter D of the roller body 22 may in particular be greater than about 400 mm and is preferably greater than about 700 mm.
  • the roller 10 may be designed in particular as a duo-pass roller.
  • the Heating or cooling medium can therefore on the same side of the roll, in the present Case e.g. be fed and discharged on the guide side, and the flow channels 30, 32 for the supply and removal of the heating or cooling medium can be designed in particular the same as the flow channels for Flow reversal on the other side of the roll.
  • the roller body 22 comprises a roller tube 26 on which two flange pins 28 are attached.
  • the flow channels 30, 32 for supply or discharge the heating or cooling medium, for example, in the left-hand side of the guide Flange pin 28 is provided.
  • These flow channels 30, 32 for the supply and Removal of the heating or cooling medium can in particular be the same be like the flow channels to reverse the flow in the other flange pin.

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Abstract

Eine thermisch beaufschlagbare Kalanderwalze (10) zur Behandlung einer Materialbahn umfasst eine sich in Richtung der Walzenachse (X) erstreckende Zentralbohrung (12) und zur Walzenachse parallele Heiz- und/oder Kühlbohrungen (14), die mit einem Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagbar sind. Dabei sind die Heizund/oder Kühlbohrungen im radial mittleren Bereich des Walzenmantels (16) angeordnet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine thermisch beauschlagbare Kalanderwalze zur Behandlung einer Materialbahn mit einer sich in Richtung der Walzenachse erstreckenden Zentralbohrung und zur Walzenachse parallelen Heiz- und/oder Kühlbohrungen, die mit einem Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagbar sind. Bei der zu behandelnden Materialbahn kann es sich beispielsweise um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.
Walzen dieser Art können beispielsweise in Kalandern eingesetzt werden, in denen sie mit zumindest einer Gegenwalze einen Nip bilden, durch den beispielsweise eine zu glättende Materialbahn wie z.B. eine Papier- oder Kartonbahn hindurchgeführt wird. Bei der Satinage in einem solchem Kalander arbeiten elastische Walzen mit harten, aus Hartguss oder stahlähnlichen Gusslegierungen hergestellten, vorwiegend beheizten Walzen zusammen.
Bei elastischen Kalanderwalzen ist zur Temperierung ein Wärmeträger-Kreislauf erforderlich. Über diesen Kreislauf kann die Walze vor Produktionsbeginn auf eine vorgegebene Betriebstemperatur gebracht oder auch während der Produktion entsprechend erwärmt werden, falls die Eigenerwärmung während der Produktion zu gering ist. bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten und Linienlasten kann die Walzentemperatur durch Eigenerwärmung über die zulässige Betriebstemperatur anstiegen, so dass die Walze durch den Temperaturkreislauf gekühlt werden muss. Die betreffenden elastischen Kalanderwalzen umfassen in der Regel einen Walzenkörper sowie einen elastischen Walzenbezug. Bezüglich des Walzenkörpers kommen bisher die folgenden drei konstruktiven Ausführungen zur Anwendung:
  • Walzen mit durchströmter Innenbohrung
  • Walzen mit Innenbohrung und Verdränger, wobei der Wärmeträger im Ringspalt strömt
  • Walzen mit peripheren Kanälen zur Durchströmung
Während bei den ersten beiden Ausführungen die Wärmeleitung durch die große Wanddicke mit entsprechender Temperaturdifferenz zu Betriebseinschränkungen führt, sind es bei der dritten Ausführung vor allem die hohen Herstellungskosten durch das Bohren der vielen Strömungskanäle, die die Nachteile der bekannten Ausführungen ausmachen.
Bei einer aus der DE 102 07 505 A1 bekannten harten beheizten Walze sind periphere Heizbohrungen vorgesehen, die unmittelbar unter der Walzenoberfläche angeordnet sind, so dass deren Abstand zur Walzenoberfläche relativ gering ist. Damit ergibt sich zwar ein geringerer Temperaturunterschied zwischen dem Heizmedium und der Walzenoberfläche. Bei hohen Wärmeleistungen zeigen Walzen dieser bekannten Bauart jedoch sowohl eine zunehmende Ungleichmäßigkeit bezüglich der Oberflächentemperatur als auch eine verstärkte Polygonbildung. Die unterschiedliche Temperatur wirkt sich schädlich auf den Satinageprozess aus. Mit der verstärkten Polygonbildung können insbesondere auch hochfrequente Schwingungen erzeugt werden, deren Frequenz bzw. Frequenzen einem ganzzahligen Vielfachen der Walzendrehzahl entsprechen. Die aufgrund dieses Polygoneffekts erregten hochfrequenten Schwingungen haben vor allem auf die Entstehung eines so genannten Barring-Effekts entscheidenden Einfluss, der sich beispielsweise in Form von Querstreifen auf der Papierbahn manifestiert. Sobald diese Streifen sichtbar werden, ist die Papierbahn normalerweise unbrauchbar und als Ausschuss zu betrachten.
Die radial ganz außen angeordneten peripheren Heiz- bzw. Kühlbohrungen der bekannten Walze bringen überdies den Nachteil mit sich, dass Wuchtbohrungen radial weiter innen angeordnet sein müssen, so dass die betreffenden Ausgleichsgewichte aufgrund des relativ geringen radialen Abstandes zur Walzenachse entsprechend weniger wirksam sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kalanderwalze der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zuvor genannten Probleme nicht auftreten. So soll beispielsweise die Gefahr einer Polygonbildung zumindest reduziert und eine möglichst gleichmäßige Oberflächentemperatur sichergestellt sein. Zudem soll auch ein solcher Aufbau einer Kalanderwalze ermöglicht werden, der bei vertretbaren Kosten die Betriebsanforderungen moderner Hochleistungskalander erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine thermisch beaufschlagbare Kalanderwalze zur Behandlung einer Materialbahn mit einer sich in Richtung der Walzenachse erstreckenden Zentralbohrung und zur Walzenachse parallelen Heiz- und/oder Kühlbohrungen, die mit einem Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagbar sind, wobei die Heiz- und/oder Kühlbohrungen im radial mittleren Bereich des Walzenmantels angeordnet sind. Bevorzugt ist die Kalanderwalze als elastische Kalanderwalze mit einem Walzenkörper und einem darauf vorgesehenen elastischen Walzenbezug ausgeführt.
Mit dieser Ausbildung ergibt sich eine deutlich gleichmäßigere Oberflächentemperatur. Zudem werden Abweichungen von der idealen Kreisform auf ein Minimum reduziert. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist nunmehr insbesondere auch ein solcher Aufbau einer Kalanderwalze, insbesondere elastischen Kalanderwalze bzw. Mittelwalze, möglich, der bei vertretbaren Kosten die Betriebsanforderungen moderner Hochleistungskalander erfüllt.
Grundsätzlich handelt es sich bei den Walzenkörpern elastischer Mittelwalzen um thermisch wenig beanspruchte Bauteile. Die Wärmeleistungen, die in den elastischen Walzen übertragen werden, sind demnach deutlich geringer als bei den beheizten harten Kalanderwalzen. Die betreffenden Wärmeleistungen werden im Heizbetrieb bzw. im Kühlbetrieb bei relativ niedrigen Temperaturen übertragen. Dies hat zur Folge, dass bei den üblichen Kühlwassertemperaturen der Papierindustrie die zur Verfügung stehende Temperaturdifferenz zwischen Walzenoberfläche und Kühlmedium gering ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich nunmehr mit geringem Aufwand insbesondere bei solchen elastischen Walzen die Gefahr einer Polygonbildung infolge unterschiedlichen Temperatur- und Wärmeausdehnung auf ein Minimum reduzieren.
Im Vergleich zu den eingangs genannten bekannten Walzen mit Innenbohrung und Verdränger sowie im Ringspalt strömendem Wärmeträger ist bei der erfindungsgemäßen Kalanderwalze aufgrund der geringeren effektiven Wanddicke eine höhere Wärmeleistung übertragbar. Durch die optimierte Anordnung der Heiz- bzw. Kühlbohrungen ergibt sich eine geringere Anzahl von Bohrungen bei ausreichender übertragbarer Wärmemenge und reduzierter Polygonbildung. Nachdem die Zentralbohrung leer bleibt, werden die Füll- und Entleerzeiten verkürzt und das Walzengewicht reduziert.
Mit der erfindungsgemäß optimierten Position der Heiz- bzw. Kühlbohrungen werden also ein idealer Wärmetransfer und eine Temperaturvergleichmäßigung auf der Wand der Walze bei einem Minimum an Aufwand bezüglich der Anzahl der Bohrungen und deren Lage erreicht, nachdem diese im radial mittleren Bereich des Walzenmantels angeordnet und entsprechend einfacher zu bohren sind. Mit einer solchen Anordnung ist auch die Möglichkeit geschaffen, zusätzlich Wuchtbohrungen in einem größeren radialen Abstand von der Walzenachse als die Heiz- bzw. Kühlbohrungen einzubringen. Da die Wuchtbohrungen einen größeren radialen Abstand zur Walzenachse besitzen, sind die betreffenden Ausgleichsgewichte entsprechend wirkungsvoller als beispielsweise im Fall der aus der DE 102 07 507 A1 bekannten beheizten harten Walze, bei der die Wuchtbohrungen radial innerhalb der Heiz- bzw. Kühlbohrungen angeordnet sind.
Zudem wird eine Duopass-Dreheinführung ermöglicht, die gegenüber der bisher allgemein üblichen Monopass-Ausführung eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt. So kann beispielsweise der triebseitige Walzenzapfen für einen Gelenkwellenantrieb freigehalten werden.
Im Walzenmantel können also überdies zur Walzenachse parallele Wuchtbohrungen vorgesehen sein. Diese sind bevorzugt radial außerhalb des mit den Heiz- bzw. Kühlbohrungen versehenen Mantelbereichs angeordnet.
Die Heiz- bzw. Kühlbohrungen können insbesondere auf wenigstens einem in Walzenumfangsrichtung verlaufenden gedachten Kreis angeordnet sein. Das gleiche gilt ggf. auch für die Wuchtbohrungen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze, die sowohl mit Heiz- bzw. Kühlbohrungen als auch mit Wuchtbohrungen versehen ist, besitzt der die Wuchtbohrungen berührende gedachte Kreis einen größeren Radius als der die Heiz- bzw. Kühlbohrungen berührende gedachte Kreis. Aufgrund des größeren radialen Abstands der Wuchtbohrungen zur Walzenachse entfalten die betreffenden Ausgleichsgewichte eine entsprechend größere Wirkung.
Bevorzugt sind die Heiz- bzw. Kühlbohrungen in Walzenumfangsrichtung gleichmäßig über den Walzenmantel verteilt. Dasselbe gilt ggf. auch für die Wuchtbohrungen.
Die Anzahl der Heiz- bzw. Kühlbohrungen ist zweckmäßigerweise größer als die Anzahl der Wuchtbohrungen, wobei die Anzahl der Heiz- bzw. Kühlbohrungen insbesondere einem Vielfachen der Anzahl der Wuchtbohrungen entsprechen kann.
Vorteilhafterweise sind wenigstens drei Wuchtbohrungen vorgesehen. Sind beispielsweise drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Wuchtbohrungen vorgesehen, so sind diese in einem jeweiligen Abstand von 120° auf dem betreffenden, diese Bohrungen berührenden gedachten Kreis angeordnet.
Bevorzugt erstrecken sich die Wuchtbohrungen jeweils ausgehend von einer Stirnseite der Walze in das Walzeninnere. Dabei erstrecken sich die Wuchtbohrungen zweckmäßigerweise ausgehend von derselben Stirnseite in das Walzeninnere.
Die Tiefe oder Länge der Wuchtbohrungen entspricht vorteilhafterweise jeweils zumindest dem 0,55-fachen der Walzenlänge. Damit ist insbesondere auch eine Auswuchtung in einer im mittleren Bereich der Walze gelegenen Wuchtebene möglich.
Vorteilhafterweise ist also in wenigstens einer Wuchtbohrung ein Ausgleichsgewicht angeordnet, das sich in einer Wuchtebene befindet, wobei die Wuchtebene beispielsweise im Bereich der Walzenmitte liegen kann.
Der Walzendurchmesser bzw. der Durchmesser des Walzenkörpers kann insbesondere größer als etwa 400 mm sein, wobei er vorzugsweise größer als etwa 700 mm ist.
Die im Kühlbetrieb erzeugte Wärmeleistung ist vorteilhafterweise kleiner oder gleich 12 kW/m2. Die im Heizbetrieb erzeugte Wärmeleistung kann insbesondere kleiner oder gleich 10 kW/m2 sein.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Heiz- bzw. Kühlmediums in den Heiz- bzw. Kühlbohrungen liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 m/s.
Die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heiz- bzw. Kühlmediums ist vorteilhafterweise kleiner oder gleich 6 K.
Die Betriebstemperatur an der Walzenoberfläche, d.h. an der Außenfläche des Walzenbezugs, beträgt maximal 140°C. Die Betriebstemperatur an der Oberfläche des Walzenkörpers beträgt vorteilhafterweise maximal 130°C.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform liegt der Durchmesser der Heiz- bzw. Kühlbohrungen in einem Bereich von etwa 24 bis etwa 60 mm.
Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Walze insbesondere als Duopass-Walze ausgeführt sein. Dabei ist das Heiz- bzw. Kühlmedium zweckmäßigerweise auf derselben Walzenseite zuführbar und abführbar. Mit einer der gleichen Ausführung der Strömungskanäle auf den beiden Walzenseiten sind unterschiedliche Temperatureinflüsse an den beiden Rändern praktisch ausgeschlossen.
Bevorzugt entspricht der Abstand zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen und der Oberfläche des Walzenkörpers zumindest dem 0,4-fachen der Wanddicke des Walzenkörpers. Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn der Abstand zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen und der Oberfläche des Walzenkörpers zumindest dem 1,6-fachen des Durchmessers einer jeweiligen Heiz- bzw. Kühlbohrung entspricht. Der Abstand zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen kann insbesondere etwa dem 1,2- bis 2,0-fachen des Durchmessers einer jeweiligen Heiz- bzw. Kühlbohrung entsprechen.
Bei einer praktischen zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze umfasst der Walzenkörper ein Walzenrohr, an dem zwei Flanschzapfen angebracht sind. Bevorzugt sind die Strömungskanäle zur Zufuhr und Abfuhr des Heiz- bzw. Kühlmediums in dem einen Flanschzapfen gleich ausgeführt wie die Strömungskanäle zur Strömungsumkehr im anderen Flanschzapfen. Aufgrund der gleichen Ausführungen der Strömungskanäle in beiden Flanschzapfen sind unterschiedliche Temperatureinflüsse an den beiden Rändern praktisch ausgeschlossen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze mit zumindest einem Flanschzapfen ist zumindest eine der Heiz- und/oder Kühlbohrungen als Verlängerung einer Kernlochbohrung für ein Gewindeloch der Schraubbefestigung eines solchen Flanschzapfens ausgebildet.
Die erfindungsgemäße thermisch beaufschlagbare Kalanderwalze bringt überdies auch den Vorteil eines relativ geringen Bearbeitungsrisikos mit sich. Es ergibt sich insbesondere auch hinsichtlich der Anzahl der Bohrungen und der Wärmeverteilung eine optimierte Lösung. Der Temperaturunterschied zwischen der Innen- und der Außenwand ist reduziert. Entsprechend ist beispielsweise eine höhere Kühlereinstellung möglich. Überdies ist eine Ausführung als Duopass-Walze sowie ein Gelenkwellenantrieb möglich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Figur 1
eine schematische Längsschnittdarstellung einer thermisch beaufschlagbaren elastischen Kalanderwalze,
Figur 2
eine vergrößerte Darstellung des triebseitigen rechten Endes der Walze gemäß Figur 1 und
Figur 3
eine vergrößerte Darstellung des führungsseitigen linken Endes der Walze gemäß Figur 1.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer thermisch beaufschlagbaren elastischen Kalanderwalze 10 zur Behandlung einer Materialbahn, beispielsweise einer Papier- oder Kartonbahn. Bei der Walze 10 handelt es sich im vorliegenden Fall z.B. um eine elastische Mittelwalze.
Die Walze 10 ist mit einer sich in Richtung der Walzenachse X erstreckenden Zentralbohrung 12 versehen.
Die Walze 10 umfasst überdies zur Walzenachse X parallele Heiz- und/oder Kühlbohrungen 14, die mit einem Heiz- bw. Kühlmedium beaufschlagbar sind. Dabei sind die Heiz- und/oder Kühlbohrungen 14 im radial mittleren Bereich des Walzenmantels 16 angeordnet. Im vorliegenden Fall liegen sie etwa im Bereich des mittleren Drittels des Walzenmantels 16, wobei sie bei der dargestellten Ausführungsform in der radial inneren Hälfte des Mantels liegen.
Im Walzenmantel 16 sind überdies zur Walzenachse X parallele Wuchtbohrungen 18 vorgesehen (vgl. die Figuren 1 und 3). Wie anhand der Figuren 1 und 3 zu erkennen ist, sind diese Wuchbohrungen 18 radial außerhalb des mit den Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 versehenen Mantelbereichs angeordnet. Der radiale Abstand R18 zwischen den Wuchtbohrungen 18 und der Walzenachse X ist also größer als der radiale Abstand R14 zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 und der Walzenachse X (vgl. insbesondere Figur 3).
Die Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 einerseits und die Wuchtbohrungen 18 andererseits können also insbesondere auf entsprechend unterschiedlichen gedachten Kreisen um die Walzenachse X angeordnet sein. Dabei besitzt der die Wuchtbohrungen 18 berührende gedachte Kreis einen größeren Radius R18 als der die Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 berührende gedachte Kreis R14.
Sowohl die Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 als auch die Wuchtbohrungen 18 können in Walzenumfangsrichtung jeweils gleichmäßig über den Walzenmantel 16 verteilt sein.
Im vorliegenden Fall entspricht die Anzahl der Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 einem Vielfachen der Anzahl der Wuchtbohrungen 18. Bevorzugt sind wenigstens drei Wuchtbohrungen 18 vorgesehen. Im vorliegenden Fall sind drei solche Wuchtbohrungen 18 auf einem gedachten Kreis mit dem Radius R18 (vgl. Figur 3) gleichmäßig über den Walzenumfang verteilt, d.h. mit einem gegenseitigen Abstand von 120° in den Walzenmantel 16 eingebracht.
Wie anhand der Figuren 1 und 3 zu erkennen ist, erstrecken sich die Wuchtbohrungen 18 jeweils ausgehend von der führungsseitigen linken Stirnseite der Walze 10 in das Walzeninnere. Dabei entspricht die Tiefe oder Länge T der Wuchtbohrungen 18 (vgl. Figur 1) vorzugsweise jeweils zumindest dem 0,55-fachen der Walzenlänge L (ohne Zapfen).
In zumindest eine der Wuchtbohrungen 18 kann nun ein Ausgleichsgewicht eingebracht sein. Dabei kann das Ausgleichsgewicht z.B. in einer Wuchtebene im Bereich der Walzenmitte liegen.
Beispielsweise ausgehend von der rechten triebseitigen Stirnseite können sich überdies Entlüftungsbohrungen 20 in das Walzeninnere erstrecken (vgl. Figur 2).
Wie anhand der Figuren 1 bis 3 zu erkennen ist, umfasst die Walze 10 einen Walzenkörper 22 und einen darauf vorgesehenen elastischen Walzenbezug 24. Dabei sind die Heiz- bzw. Kühlbohrungen 14 im radial mittleren Bereich bzw. im mittleren Drittel des Walzenkörpers 22 angeordnet.
Der Durchmesser D des Walzenkörpers 22 kann insbesondere größer als etwa 400 mm sein und ist vorzugsweise größer als etwa 700 mm.
Die Walze 10 kann insbesondere als Duopass-Walze ausgeführt sein. Das Heiz- bzw. Kühlmedium kann also auf derselben Walzenseite, im vorliegenden Fall z.B. auf der Führungsseite zuführbar und abführbar sein, und die Strömungskanäle 30, 32 zur Zufuhr und Abfuhr des Heiz- bzw. Kühlmediums können insbesondere gleich ausgeführt sein wie die Strömungskanäle zur Strömungsumkehr auf der anderen Walzenseite.
Im vorliegenden Fall umfasst der Walzenkörper 22 ein Walzenrohr 26, an dem zwei Flanschzapfen 28 angebracht sind.
Im vorliegenden Fall sind die Strömungskanäle 30, 32 zur Zufuhr bzw. Abfuhr des Heiz- bzw. Kühlmediums beispielsweise in dem linken führungsseitigen Flanschzapfen 28 vorgesehen. Diese Strömungskanäle 30, 32 zur Zufuhr und Abfuhr des Heiz- bzw. Kühlmediums können insbesondere gleich ausgeführt sein wie die Strömungskanäle zur Strömungsumkehr im anderen Flanschzapfen.
Bezugszeichenliste
10
Walze
12
Zentralbohrung
14
Heiz- und/oder Kühlbohrung
16
Walzenmantel
18
Wuchtbohrung
20
Entlüftungsbohrung
23
Walzenkörper
24
elastischer Walzenbelag
26
Walzenrohr
28
Flanschzapfen
30
Strömungskanal
D
Durchmesser des Walzenkörpers
L
Walzenlänge
R14
radialer Abstand
R18
radialer Abstand
T
Tiefe, Länge
X
Walzenachsen

Claims (33)

  1. Thermisch beaufschlagbare Kalanderwalze (10) zur Behandlung einer Materialbahn mit einer sich in Richtung der Walzenachse (X) erstreckenden Zentralbohrung (12) und zur Walzenachse (X) parallelen Heiz - und/oder Kühlbohrungen (14), die mit einem Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagbar sind, wobei die Heiz- und/oder Kühlbohrungen (14) im radial mittleren Bereich des Walzenmantels (16) angeordnet sind.
  2. Kalanderwalze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie als elastische Kalanderwalze mit einem Walzenkörper (22) und einem darauf vorgesehenen elastischen Walzenbezug (24) ausgeführt ist.
  3. Kalanderwalze nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Walzenmantel (16) überdies zur Walzenachse (X) parallele Wuchtbohrungen (18) vorgesehen sind.
  4. Kalanderwalze nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtbohrungen (18) radial außerhalb des mit den Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) versehenen Mantelbereichs angeordnet sind.
  5. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) auf wenigstens einem in Walzenumfangsrichtung verlaufenden gedachten Kreis angeordnet sind.
  6. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtbohrungen (18) auf wenigstens einem in Walzenumfangsrichtung verlaufenden gedachten Kreis angeordnet sind.
  7. Kalanderwalze nach Anspruch 5 und 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der die Wuchtbohrungen (18) berührende gedachte Kreis einen größeren Radius besitzt als der die Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) berührende gedachte Kreis.
  8. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) in Walzenumfangsrichtung gleichmäßig über den Walzenmantel (16) verteilt sind.
  9. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtbohrungen (18) in Walzenumfangsrichtung gleichmäßig über den Walzenmantel (16) verteilt sind.
  10. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) größer ist als die Anzahl der Wuchtbohrungen (18), wobei die Anzahl der Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) vorzugsweise einem Vielfachen der Anzahl der Wuchtbohrungen (18) entspricht.
  11. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Wuchtbohrungen (18) vorgesehen sind.
  12. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wuchtbohrungen (18) jeweils ausgehend von einer Stirnseite der Walze (10) in das Walzeninnere erstrecken.
  13. Kalanderwalze nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wuchtbohrungen (18) ausgehend von derselben Stirnseite in das Walzeninnere erstrecken.
  14. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe oder Länge (T) der Wuchtbohrungen (18) jeweils zumindest dem 0,55fachen der Walzenlänge entspricht.
  15. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Wuchtbohrung (18) ein Ausgleichsgewicht angeordnet ist, das sich in einer Wuchtebene befindet.
  16. Kalanderwalze nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtebene im Bereich der Walzenmitte liegt.
  17. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Walzendurchmesser bzw. der Durchmesser (D) des Walzenkörpers (22) größer als etwa 400 mm ist.
  18. Kalanderwalze nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Walzendurchmesser bzw. der Durchmesser (D) des Walzenkörpers (22) größer als etwa 700 mm ist.
  19. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die im Kühlbetrieb erzeugte Wärmeleistung kleiner oder gleich 12 kW/m2 ist.
  20. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die im Heizbetrieb erzeugte Wärmeleistung kleiner oder gleich 10 kW/m2 ist.
  21. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Heiz- bzw. Kühlmediums in den Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 m/s liegt.
  22. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heiz- bzw. Kühlmediums kleiner oder gleich 6 K ist.
  23. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur an der Walzenoberfläche bzw. der Außenfläche des Walzenbezugs (24), maximal 140 °C beträgt.
  24. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur an der Oberfläche des Walzenkörpers (22) maximal 130 °C beträgt.
  25. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) in einem Bereich von etwa 24 bis etwa 60 mm liegt.
  26. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie als Duopass-Walze ausgeführt ist.
  27. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz- bzw. Kühlmedium auf derselben Walzenseite zuführbar und abführbar ist.
  28. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) und der Oberfläche des Walzenkörpers (22) zumindest dem 0,4fachen der Wanddicke des Walzenkörpers (22) entspricht.
  29. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) und der Oberfläche des Walzenkörpers (22) zumindest dem 1,6fachen des Durchmessers einer jeweiligen Heiz- bzw. Kühlbohrung (14) entspricht.
  30. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) etwa dem 1,2- bis 2,0fachen des Durchmessers einer jeweiligen Heiz- bzw. Kühlbohrung (14) entspricht.
  31. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (22) ein Walzenrohr (26) umfasst, an dem zwei Flanschzapfen (28) angebracht sind.
  32. Kalanderwalze nach Anspruch 31,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (30, 32) zur Zufuhr und Abfuhr des Heiz- bzw. Kühlmediums in dem einen Flanschzapfen gleich ausgeführt sind wie die Strömungskanäle zur Strömungsumkehr im anderen Flanschzapfen.
  33. Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flanschzapfen (28) vorgesehen und zumindest eine der Heiz- bzw. Kühlbohrungen (14) als Verlängerung einer Kernlochbohrung für ein Gewindeloch der Schraubbefestigung eines solchen Flanschzapfens ausgebildet ist.
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