Rollenwicklerwalze

Abstract

 Es wird eine Rollenwicklerwalze (1) angegeben mit einem Mantel (22), der mindestens eine Druckkammer (9) mit einem Druckfluid-Eingang (10) aufweist, wobei eine Druckeinstelleinrichtung (12, 16) vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Druck des Druckfluids in der Druckkammer (9) einstellbar ist.
Man möchte die Betriebseigenschaften der Walze verbessern.
Hierzu ist vorgesehen, daß die Druckkammer (9) einem Druckfluid-Ausgang (14) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Rollenwicklerwalze mit einem Mantel, der mindestens eine Druckkammer mit einem Druckfluid-Eingang aufweist, wobei eine Druckeinstelleinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Druck des Druckfluids in der Druckkammer einstellbar ist.

[0002] Ein Rollenwickler dient dazu, eine Materialbahn, beispielsweise eine Papierbahn, zu einer Materialbahnrolle, beispielsweise einer Papierrolle, aufzuwickeln. Hierbei liegt die Rolle in vielen Fällen unter ihrem Eigengewicht ganz oder teilweise an der Rollenwicklerwalze an.

[0003] Beim Wickeln einer Bahn zu einer Rolle möchte man in der Regel einen bestimmten Wickelhärteverlauf einstellen. Bei diesem Wickelhärteverlauf sollte die Wickelhärte von innen nach außen abnehmen oder jedenfalls konstant bleiben. Dies ist ohne zusätzliche Maßnahmen praktisch nicht zu realisieren, weil sich mit zunehmendem Durchmesser ein immer höheres Rollengewicht ergibt. Der Druck im Auflagenip der Rolle auf der Walze steigt dann. Dieser Druck ist aber mit ein Kriterium für die Wickelhärte. Je größer der Druck ist, desto größer ist die Wickelhärte.

[0004] Man hat daher Maßnahmen vorgesehen, um den Druck mit zunehmendem Rollengewicht jedenfalls nicht steigen zu lassen. Eine derartige Maßnahme ist die Verwendung einer Walze mit veränderbarer Härte. Die Härte wird eingestellt, in dem der Druck in der Druckkammer über den Druckfluid-Eingang gesteuert wird. Wenn der Druck hoch ist, dann ist die Walze hart und bildet mit der Rolle einen schmalen Auflagenip, in dem entsprechend größere Druckspannungen herrschen. Mit zunehmendem Rollendurchmesser kann man den Druck in der Druckkammer absenken, wodurch sich der Auflagenip vergrößert und die Druckspannungen entsprechend sinken.

[0005] Allerdings hat diese Vorgehensweise den Nachteil, daß die Oberfläche der Walze bei abnehmendem Druck in der Druckkammer aufgrund der Walkarbeit stark erwärmt wird. Dies kann unter Umständen negative Auswirkungen auf das Wickeln der Bahn haben.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebseigenschaften der Walze zu verbessern.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einer Rollenwicklerwalze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Druckkammer einen Druckfluid-Ausgang aufweist.

[0008] Man verwendet das Druckfluid also nicht mehr nur dazu, die Härte des Mantels einzustellen, indem der Druck höher oder niedriger eingestellt wird. Man verwendet das Druckfluid auch dazu, Wärme aus dem Mantel abzutransportieren. Durch den Druckfluid-Ausgang ist es nämlich möglich, eine Druckfluid-Strömung vom Druckfluid-Eingang zum Druckfluid-Ausgang einzurichten. Da nunmehr ein laufender Austausch von Druckfluid in der Druckkammer stattfinden kann, ist das Druckfluid in der Lage, Wärme aus der Druckkammer und damit aus dem Mantel abzutransportieren. Damit läßt sich zwar nicht verhindern, daß durch die Walkarbeit Wärme entsteht. Die Wärme kann aber abtransportiert werden, bevor sie zu einer übermäßigen Temperaturerhöhung führt. Natürlich ist man nicht darauf beschränkt, pro Druckkammer nur einen einzigen Druckfluid-Eingang oder einen einzigen Druckfluid-Ausgang zu verwenden. Wenn es sinnvoll ist, kann das Druckmittel auch durch mehrere Eingänge zugeführt und/oder mehrere Ausgänge abgeführt werden, solange ein Abtransport von Wärme gewährleistet ist.

[0009] Vorzugsweise ist der Druckfluid-Ausgang zum Druckfluid-Eingang versetzt angeordnet. Dies ist eine relativ einfache Maßnahme, um sicherzustellen, daß tatsächlich eine Strömung vom Druckfluid-Eingang zum Druckfluid-Ausgang erfolgt. Das Druckfluid ist dann in der Lage, die Wärme aus einem größeren Bereich des Mantels der Walze abzutransportieren.

[0010] Vorzugsweise ist zwischen dem Druckfluid-Eingang und dem Druckfluid-Ausgang ein Strömungspfad ausgebildet, der mindestens 50 % des Volumens der Druckkammer beaufschlagt. Es hat sich herausgestellt, daß der Strömungspfad nicht alle Bereiche in der Druckkammer erreichen muß, um einen Wärmeabtransport zu ermöglichen. Bereits der Austausch von etwa 50 % des Volumens des Druckfluids ermöglicht nämlich einen ausreichenden Wärmeausgleich zwischen dem ausgetauschten Druckfluid und dem in der Druckkammer verbleibenden Druckfluid. Durch diesen Austausch ist aber ein ausreichender Abtransport der Wärme aus der Druckkammer und damit aus dem Mantel sichergestellt.

[0011] Vorzugsweise erstreckt sich die Druckkammer in Umfangsrichtung und Druckfluid-Eingang und Druckfluid-Ausgang sind in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Damit erzeugt man eine Strömung zwischen dem Druckfluid-Eingang und dem Druckfluid-Ausgang in Umfangsrichtung. Die Strömungswege werden dadurch relativ kurz gehalten. Gleichzeitig wird aber sichergestellt, daß tatsächlich die gesamte Walze beaufschlagt werden kann. Die kurzen Strömungswege stellen sicher, daß das Druckfluid ausreichend Wärme aufnehme und abtransportieren kann.

[0012] Hierbei ist bevorzugt, daß Druckfluid-Eingang und Druckfluid-Ausgang um 180° zueinander versetzt sind. In diesem Fall entstehen praktisch zwei Strömungswege, die in entgegengesetzte Richtungen jeweils um die Hälfte der Walze herumgeführt sind.

[0013] In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Druckfluid-Eingang und der Druckfluid-Ausgang benachbart angeordnet sind, wobei zwischen Druckfluid-Eingang und Druckfluid-Ausgang eine Trennwand angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ergibt zwar nur einen einzigen Strömungsweg, der um den gesamten Umfang der Walze herumgeführt ist. Dafür wird aber die Anschlußanordnung etwas vereinfacht.

[0014] Bevorzugterweise weist der Druckfluid-Ausgang eine Drossel auf. Mit Hilfe der Drossel kann man dafür sorgen, daß zwar Druckfluid aus der Druckkammer abströmen kann, der Druckverlust durch das abströmende Druckfluid aber klein bleibt.

[0015] Hierbei ist bevorzugt, daß die Drossel einen veränderbaren Strömungswiderstand aufweist und einen Teil der Druckeinstelleinrichtung bildet. Mit anderen Worten kann man nicht nur am Druckfluid-Eingang Maßnahmen vorsehen, um den Druck einzustellen, sondern über die veränderbare Drossel auch am Druckfluid-Ausgang.

[0016] Bevorzugterweise weist die Druckeinstelleinrichtung eine Volumeneinstell-Funktion auf. Der Wärmetransport ist unter anderem davon abhängig, wieviel Druckfluid durch die Druckkammer strömt. Je größer der Volumenstrom ist, desto größer ist der Wärmetransport. Bei einem kleineren Volumenstrom ergibt sich umgekehrt auch nur eine schwächere Transport-Funktion. Über die Volumeneinstell-Funktion läßt sich dementsprechend die Walze "temperieren", d.h. man kann in gewissen Bereichen die Temperatur des Mantels einstellen.

[0017] Bevorzugterweise ist der Druckfluid-Eingang mit einem durch einen Walzenzapfen geführten Zuführkanal verbunden und der Druckfluid-Ausgang mit einem durch einen Walzenzapfen geführten Abflußkanal verbunden. Dadurch läßt sich das Druckfluid von außen steuern. Die Härte des Walzenmantels kann dementsprechend von außen gesteuert werden.

[0018] Hierbei ist bevorzugt, daß der Zuführkanal in einem anderen Walzenzapfen als der Abflußkanal angeordnet ist. Man erzeugt in diesem Fall nicht nur eine Durchströmung des Mantels in Umfangsrichtung, sondern eine entsprechende Durchströmung in axialer Richtung. Diese Durchströmung findet dann zwar im Innern der Walze statt. Sie sorgt aber jedenfalls in gewissen Grenzen für einen Temperaturausgleich in axialer Richtung.

[0019] Vorzugsweise sind mehrere Druckkammern vorgesehen, die parallel zueinander vom Druckfluid durchströmbar sind. Damit wird erreicht, daß sämtliche Teile des Mantels der Walze zuverlässig von dem Druckfluid-Strom erreicht werden, so daß durch ungünstige Strömungsverhältnisse keine lokalen heißen Stellen entstehen können.

[0020] Hierbei ist bevorzugt, daß die Druckkammern axial nebeneinander angeordnet sind. Die Druckkammern sind also nach Art von nebeneinander angeordneten Fahrradreifen ausgebildet, so daß sich Ringe ergeben, deren Druck eingestellt werden kann. In diesen Ringen wird die Strömung des Druckfluids in Umfangsrichtung aufrechterhalten.

[0021] Hierbei ist bevorzugt, daß die Druckkammern in Druckkammerkörpern angeordnet sind, die radial außen durch einen axial durchgehenden Schutzbezug abgedeckt sind. Dieser Schutzbezug dient zu einer Vergleichmäßigung der Oberfläche.

[0022] Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Längsschnitt durch eine Rollenwicklerwalze,

Fig. 2

eine erste Ausbildungsform und

Fig. 3

eine zweite Ausbildungsform von Strömungswegen.

[0023] Fig. 1 zeigt eine Rollenwicklerwalze 1 mit einem Walzenkörper 2 der an seinen beiden axialen Enden jeweils einen Walzenzapfen 3, 4 aufweist. Die Walze 1 kann mit Hilfe der Walzenzapfen 3, 4 in nicht näher dargestellter Weise drehbar gelagert werden.

[0024] Die Walze 1 weist eine Oberfläche 5 auf, auf der im Betrieb eine Wickelrolle aufliegt, beispielsweise eine Papierrolle, auf die eine Papierbahn aufgewickelt wird.

[0025] Um diese Oberfläche 5 nachgiebig zu machen und mit veränderbarer Härte auszugestalten, sind auf der Trommel 2 mehrere in Axialrichtung nebeneinander angeordnete, die Trommel 2 umgebende Druckkörper 6 angeordnet, die von einem Schutzbezug 7 abgedeckt sind. Der Schutzbezug 7 ist zwar in gewisser Hinsicht nachgiebig und flexibel. Er weist aber eine Steifigkeit auf, die ausreicht, um in Lücken 8, die zwischen benachbarten Druckkörpern 6 gebildet sind, keine Rillen entstehen zu lassen.

[0026] Jeder Druckkörper 6 umschließt eine Druckkammer 9, die in Umfangsrichtung des Walzenkörpers 2 geschlossen ist. Die Druckkammer 9 bildet also einen Ringraum um den Walzenkörper 2.

[0027] Der Walzenkörper 2 weist für jeden Druckkörper 6 einen Druckeingang 10 auf, der einen Druckanschluß 11 mit der Druckkammer 9 verbindet. Im Druckanschluß 11 bzw. einer Zuführleitung dazu ist ein Druckeinstellventil 12 angeordnet, das mit Hilfe einer Handhabe 13 ein Druckfluid, beispielsweise Druckluft, unter einem mehr oder weniger großen Druck von einer nicht näher dargestellten Druckversorgung in die Druckkammer 9 gelangen läßt.

[0028] Zusätzlich weist der Walzenkörper 2 für jede Druckkammer einen Druckausgang 14 auf, der mit einem Ausgangsanschluß 15 verbunden ist. Im Ausgangsanschluß 15 oder einer damit verbundenen Leitung ist eine verstellbare Drossel 16 angeordnet, deren Drosselwiderstand über eine Handhabe 17 einstellbar ist.

[0029] Die Druckeingänge 10 für alle Druckkammern 9 und die Druckausgänge 4 für alle Druckkammern 9 sind jeweils parallel an den Druckanschluß 11 bzw. an den Ausgangsanschluß 15 angeschlossen. Es ist auf diese Weise relativ einfach möglich, in allen Druckkammern 9 den gleichen Druck einzustellen.

[0030] Der Druckanschluß 11 ist in dem einen Walzenzapfen 3 angeordnet und der Ausgangsanschluß 15 ist in dem anderen Walzenzapfen 4 angeordnet. Druckfluid, beispielsweise Druckluft, das vom Druckanschluß 11 zum Ausgangsanschluß 15 strömt, durchströmt daher die Walze 1 in axialer Richtung.

[0031] Zusätzlich durchströmt das Druckfluid jede Druckkammer 9 in Umfangsrichtung, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. In der Druckkammer 9 ergeben sich zwei Strömungspfade 18, 19, deren Strömungsrichtung, die durch Pfeile angedeutet sind, einander entgegengerichtet sind und die den Walzenkörper 2 um etwa 180° umgeben.

[0032] In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung vorgesehen. Hier ist in der Druckkammer zwischen dem Druckeingang 10 und dem Druckausgang 14 eine Trennwand 20 angeordnet, so daß sich ein Strömungspfad 21 ergibt, der praktisch über 360° um den Walzenkörper 2 herumgeführt ist.

Die Walze 1 kann nun wie folgt betrieben werden:

[0033] Durch eine Veränderung des Strömungswiderstands der Drossel 16 und durch eine entsprechende Einstellung der Druckeinstellvorrichtung 12 läßt sich in den Druckkammern 9 ein Druck einstellen. Der Druck wird dabei so eingestellt, daß die Oberfläche 5 der Walze 1 in gewünschter Weise nachgiebig ist. Zu Beginn eines Wickelvorgangs, wenn die zu wickelnde Rolle noch einen kleinen Durchmesser und damit ein geringes Gewicht hat, wird der Druck relativ groß eingestellt, so daß die Oberfläche 5 der Walze 1 hart ist. Mit zunehmendem Rollengewicht wird der Druck in den Druckkammern 9 abgesenkt.

[0034] Der Druck in den Druckkammern 9 wird allerdings nicht durch ein statisches Luftkissen erzeugt, bei dem lediglich Druckfluid, beispielsweise Druckluft in die Druckkammer 9 eingespeist und bei Bedarf wieder abgelassen wird. Man erzeugt vielmehr einen stetigen Druckmittelstrom vom Druckanschluß 11 zum Ausgangsanschluß 15. Diese Strömung des Druckfluids durch die Walze 1 hindurch nimmt Wärme auf, die sich beim Walken des aus den Druckkörpern 6 und dem Schutzbezug 7 gebildeten Mantels 22 bildet, und führt sie nach außen ab. Damit kann die Temperatur des Mantels 22 in vertretbaren Grenzen gehalten werden.

[0035] Durch das Zusammenwirken der Druckeinstellvorrichtung 12 mit der verstellbaren Drossel 16 läßt sich aber nicht nur der Druck in den Druckkammern 9 einstellen, sondern auch ein Volumenstrom, mit dem das Druckfluid die Walze 1 durchströmt. Wenn ein größerer Volumenstrom gewünscht wird, dann muß der Strömungswiderstand der Drossel 16 verringert werden und gleichzeitig der Zustrom durch die Druckeinstellvorrichtung 12 in einem stärkeren Maß freigegeben werden. Je größer der Volumenstromen des Druckfluids durch die Walze 1 ist, desto mehr Wärme kann das Druckfluid abtransportieren.

[0036] Natürlich ist es auch möglich, in einer Druckkammer mehrere Strömungspfade einzurichten. In diesem Fall wird man mehr als einen Druckeingang 10 und gegebenenfalls mehr als einen Druckausgang 14 vorsehen. Es ist auch nicht erforderlich, daß ein Strömungspfad 18, 19 oder 21 jeden Punkt in der Druckkammer 9 erreicht. Man muß nur insgesamt dafür sorgen, daß ein Austausch von Druckfluid in ausreichendem Maße vorkommt. Auch das Druckfluid, das selbst nicht ausgetauscht wird, kann seine Wärme an das durchströmende Druckfluid abgeben. In der Regel wird sich aber durch Verwirbelungen oder andere Effekte ohnehin der gewünschte Austausch ergeben.

Ansprüche

1. Rollenwicklerwalze mit einem Mantel, der mindestens eine Druckkammer mit einem Druckfluid-Eingang aufweist, wobei eine Druckeinstelleinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Druck des Druckfluids in der Druckkammer einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (9) einen Druckfluid-Ausgang (14) aufweist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfluid-Ausgang (14) zum Druckfluid-Eingang (10) versetzt angeordnet ist.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckfluid-Eingang (10) und dem Druckfluid-Ausgang (14) ein Strömungspfad (18, 19; 21) ausgebildet ist, der mindestens 50 % des Volumens der Druckkammer (9) beaufschlagt.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckkammer (9) in Umfangsrichtung erstreckt und Druckfluid-Eingang (10) und Druckfluid-Ausgang (14) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Druckfluid-Eingang (10) und Druckfluid-Ausgang (14) um 180° zueinander versetzt sind.

6. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfluid-Eingang (10) und der Druckfluid-Ausgang (14) benachbart angeordnet sind, wobei zwischen Druckfluid-Eingang (10) und Druckfluid-Ausgang (14) eine Trennwand (20) angeordnet ist.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfluid-Ausgang (14) eine Drossel (16) aufweist.

8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (16) einen veränderbaren Strömungswiderstand aufweist und einen Teil der Druckeinstelleinrichtung (12, 16) bildet.

9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinstelleinrichtung (12, 16) eine Volumeneinstell-Funktion aufweist.

10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfluid-Eingang (10) mit einem durch einen Walzenzapfen (3) geführten Zuführkanal (11) verbunden ist und der Druckfluid-Ausgang (14) mit einem durch einen Walzenzapfen (4) geführten Abflußkanal (15) verbunden ist.

11. Walze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (11) in einem anderen Walzenzapfen (3) als der Abflußkanal (15) angeordnet ist.

12. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckkammern (9) vorgesehen sind, die parallel zueinander vom Druckfluid durchströmbar sind.

13. Walze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (9) axial nebeneinander angeordnet sind.

14. Walze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (9) in Druckkammerkörpern (6) angeordnet sind, die radial außen durch einen axial durchgehenden Schutzbezug (7) abgedeckt sind.

Zeichnung