BEHEIZBARE KALANDERWALZE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kalanderwalze mit mehreren in Längsrichtung des Walzenkörpers verlaufenden Heizkanälen und mit einer oder mehreren im Inneren der Heizkanäle vorgesehenen, die Heizkanäle durchziehenden, in rotierendem Zustand der Walze mit einer Stromquelle direkt oder induktiv verbindbaren Heizungen.

[0002] Derartige elektrisch beheizbare Kalanderwalzen sind beispielsweise aus der Zeitschrift "Die elektrische Ausrüstung" Nr. 2, 20.04.66, Seiten 40 bis 44 bekannt. In dieser Veröffentlichung werden Walzen erwähnt, bei denen peripherische Bohrungen mittels Heizpatronen elektrisch beheizt werden. Die Temperaturregelung erfolgt mittels einer Wasserkühlung in einer Zentralbohrung.

[0003] Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 30 33 689 A1 bekannt, Kalanderwalzen mittels Heizmatten elektrisch zu beheizen. Dabei können für niedrige Temperaturen die Heizdrähte in Silikonmasse eingegossen sein.

[0004] Bei den aus der DE-OS 43 19 868 bekannten Kalanderwalzen werden stabförmige Heizelemente in achsparallele Kanäle eingeschoben. Um einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Heizelementen und der inneren Wandung der peripheren Kanäle zu gewährleisten, werden diese mit einer schmelzbaren Metallegierung ausgegossen.

[0005] Bei diesen Kalanderwalzen besteht jedoch die Gefahr von Verwerfungen durch die Wärmeausdehnungen der Metallegierung, außerdem muß für die Heizelemente eine isolierende Beschichtung vorgesehen sein, da sonst der Heizstrom die gesamte Walze beaufschlagen würde.

[0006] Bei anderen beheizbaren Kalanderwalzen erfolgt die Wärmeübertragung mittels eines fluiden Wärmeträgers, vorzugsweise mit Hilfe eines in einem Wärmetauscher erhitzten Thermoöles, das über Rotationsdichtungen in die rotierende Walze eingeleitet wird.

[0007] Beim Einsatz von Thermoöl wird die Gleichmäßigkeit der Erwärmung über die Temperatur und Durchflußmenge des Thermoöles gesteuert. Eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Walzenoberfläche ist bei derartigen Kalanderwalzen außerordentlich wichtig, da z. B. bei bestimmten Kunststoffolien bereits Dickenabweichungen von weniger als 0,1 µ zu einem fehlerhaften Fertigerzeugnis führen können.

[0008] Um derartig geringe Toleranzen gewährleisten zu können, sind die üblicherweise aus Hartguß bestehenden Walzen z. B. ballig geschliffen, um die durch die Schwerkraft stattfindende Durchbiegung kompensieren zu können.

[0009] Eine gleichmäßige Erwärmung ist bei der Verwendung von Thermoöl als Wärmeträger jedoch häufig nicht zu erreichen, da dieses sich während des Durchflusses durch die Heizkanäle mehr oder weniger stark abkühlt und somit der Wärmeübergang am Ende eines entsprechenden Heizkanales geringer ist. Es kann daher zu unterschiedlicher thermischer Ausdehnung in unterschiedlichen Bereichen kommen, so daß Dickenabweichungen des Walzgutes auftreten können.

[0010] Die Verwendung von Thermoöl ist darüber hinaus deswegen problematisch, weil dieses bei den üblichen Betriebstemperaturen bis etwa 300 °C im Laufe der Betriebsdauer teilweise vercrakken kann, so daß die Wärmeleitfähigkeit abnimmt.

[0011] Außerdem können sich dadurch Vercrackungsprodukte in den Heizkanälen bzw. an den Dichtungen absetzen, so daß entsprechende Querschnittsverengungen die Folge sind bzw. Dichtigkeitsprobleme auftreten können.

[0012] Problematisch ist bei dieser Art der Kalanderbeheizung weiterhin die Entsorgung des Altöles.

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch beheizbare Kalanderwalze zu schaffen, bei der ein guter Wärmeübergang zwischen den Heizelementen und der inneren Wandung der peripheren Bohrungen gegeben ist, ohne daß die Walzen beim Betrieb in ihrer Maßhaltigkeit beeinträchtigt werden.

[0014] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizungen an oder in einem schlauchartigen Träger aus weichelastischem Kunststoff, insbesondere aus einer Polyorganosiloxanverbindung, derart angeordnet sind, daß sie unter radialer Aufweitung zusammen mit dem schlauchartigen Träger an die inneren Umfangsflächen der Heizkanäle anlegbar sind.

[0015] Die erfindungsgemäße Kalanderwalze kann mit Hilfe der die Heizkanäle durchziehenden elektrischen Heizungen bzw. dem schlauchartigen Träger für die Heizungen außerordentlich gleichmäßig erwärmt werden, da die elektrischen Heizelemente an jeder Stelle des Heizkanales gleich warm werden. Dadurch kann ein äußerst präzises Walzenprofil bzw. ein entsprechender präziser Walzenspalt eingestellt werden.

[0016] Mit den elektrischen Heizelementen kann auf die bisher verwendeten, teuren Rotationsdichtungen, auf Wärmetauscher sowie Vorratsbehälter für das Thermoöl verzichtet werden, so daß nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch die Betriebskosten der Kalanderwalzwerke insgesamt drastisch gesenkt werden kann.

[0017] Die Applikation der Heizelemente erfolgt mit Hilfe eines Kunststoffschlauches, der vorzugsweise aus einer Polyorganosiloxanverbindung besteht und einen gegenüber dem Heizkanal geringeren Querschnitt aufweist. Ein Schlauch aus diesem weichelastischen Kunststoff kann problemlos in die Heizkanäle eingeführt werden, so daß auch die Nachrüstung von bisher mit Thermoöl beheizten Kalanderwalzwerken möglich ist.

[0018] Um einen guten Wärmeübergang der elektrischen Heizung mit dem Walzenkörper zu erreichen, wird die äußere Umfangsfläche des Trägerschlauches durch Druckbeaufschlagung gegen die innere Umfangsfläche der Heizkanäle gedrückt. Dies kann beispielsweise durch ein Aufvulkanisieren oder Verkleben der Polyorganosiloxanverbindung mit der Metalloberfläche erfolgen.

[0019] Um den Trägerschlauch gegen die Innenwandung der Heizkanäle mit genügend hoher Kraft zu pressen, wird er z. B. mit einem Druckluft erzeugenden Kompressor verbunden. Genügend hohe Andruckkräfte zum Verkleben der Schlauchoberfläche werden z. B. erreicht, wenn ein Druck von ca. 2,5 bar angewendet wird.

[0020] Andererseits kann mit Hilfe der Druckbeaufschlagung des Trägerschlauches auf ein Verkleben oder Aufvulkanisieren auch völlig verzichtet werden, wenn der Trägerschlauch an seinen Enden druckdicht verschlossen werden kann. Durch den erhöhten Innendruck legt sich auch hier der Schlauch wiederum dicht mit hoher Wärmeübertragungskapazität an die Innenfläche der Heizkanäle an, wobei jedoch etwa bei einem Defekt des Heizdrahtes ein völlig problemloser Austausch des Trägerschlauches möglich ist, wenn der Innendruck auf atmosphärischen Druck abgesenkt wird und sich der Kunststoffschlauch aufgrund seiner elastischen Eigenschaften infolgedessen auf seinen ursprünglichen Durchmesser zusammenzieht.

[0021] Beim Arbeiten mit Druckluft sollte jedoch darauf geachtet werden, daß zumindest an einer Seite ein Überdruckventil eingebaut wird, um bei zu hohen Temperaturen beim Betrieb der Walzen einen unzulässigen Überdruck im Inneren der Heizkanäle bzw. des Trägerschlauches sicher zu verhindern.

[0022] Als Druckmedium kann neben Druckluft oder auch ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoff verwendet werden.

[0023] Als Polyorganosiloxanverbindung zur Herstellung des Trägerschlauches wird vorzugsweise ein Fluorsilikon oder ein Silikongummi verwendet. Diese Silikonsorten weisen eine Temperaturbeständigkeit bis ca. 300 °C auf, sind dauerelastisch, alterungsbeständig und chemikalienunempfindlich. Außerdem ist die Herstellung derartiger Schläuche mit Hilfe eines Extrudierverfahrens vergleichsweise unproblematisch, wobei die elektrische Heizung bereits bei der Schlauchherstellung in die Schlauchwandung einextrudiert werden kann.

[0024] Um ein Aufblasen des Schlauches zu ermöglichen, ist die elektrische Heizung vorzugsweise als radial nachgiebiger Spiraldraht oder radial nachgiebiges Drahtgeflecht ausgebildet, das über einen direkten elektrischen Anschluß oder induktiv beheizt werden kann. Vorzugsweise weist der Heizdraht eine Isolationsbeschichtung auf, so daß sich, beispielsweise bei einer elektrischen Widerstandsheizung, eine verlängerte Heizstrecke ergibt.

[0025] Da die Heizkanäle in den bekannten Kalanderwalzen bisher üblicherweise mit Hilfe von Bohrstangen erzeugt wurden, die die entsprechenden Bohrungen jeweils von den gegenüberliegenden Stirnseiten ausführten, kam es bei dem praktisch nicht zu vermeidenden Verlauf des Bohrers im mittleren Bereich der Walze zu einem Versatz des Bohrloches. Aufgrund des flexiblen Trägerschlauches ist auch in diesem Fall ein problemloses Einführen der Heizung möglich. Sollte bei einem zu großen Versatz das Durchführen des Schlauches nicht mehr möglich sein, können zwei kürzere Heizschläuche von den gegenüberliegenden Stirnflächen bis zum Bohrlochversatz eingeführt werden.

[0026] Neben dem bereits erwähnten Einextrudieren des elektrischen Heizleiters in die Schlauchwandung kann dieser auch an der Innen- oder Außenseite aufgeklebt oder sonstwie befestigt sein. Es ist vorzugsweise auch möglich, den Trägerschlauch aus einem Innenschlauch kleineren Durchmessers und einem Außenschlauch größeren Durchmessers herzustellen, wobei die elektrische Heizung zwischen beiden Schläuchen angeordnet ist.

[0027] Zwischen beiden Schläuchen kann dann auch ein Kleber vorgesehen sein, so daß ein sehr guter Wärmeübergang gewährleistet ist.

[0028] Bei der Ausbildung des Heizleiters als elektrische Widerstandsheizung wird dieser vorzugsweise über Schleifringe mit der entsprechenden Stromversorgung kontaktiert. Andererseits ist es jedoch auch möglich, im inneren zentralen Hohlraum der Walze eine Spule vorzusehen, die die elektrische Heizung induktiv beheizt, wobei bei dieser Beheizungsmethode jedoch auf die elektrostatische Aufladung des Walzmaterials geachtet werden muß.

[0029] Die Temperatursteuerung der Walzenoberfläche ist bei der erfindungsgemäßen Kalanderwalze vergleichsweise einfach dadurch möglich, daß am Trägerschlauch Thermofühler bzw. Thermoelemente vorgesehen sind, deren Schenkel zur Steuerung des Heizstromes wiederum über Schleifkontakte abgegriffen werden können.

[0030] Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.

[0031] Die Zeichnungsfigur zeigt einen Schnitt durch den äußeren Mantel 1 einer beheizbaren Kalanderwalze.

[0032] In Längsrichtung der Walze befindet sich vergleichsweise nahe unter der Walzenoberfläche 2 ein Heizkanal 3, in den ein Trägerschlauch 4 eingeführt ist, in dessen Wandung 5 ein spiralförmiger Heizdraht 6 einextrudiert ist.

[0033] An seinem vorderen Ende 7 ist der Trägerschlauch 4 druckdicht verschlossen, während sich sein hinteres Ende 8 in eine Druckhülse 9 erstreckt, durch die Druckluft ins Innere 10 des Trägerschlauches 4 geleitet werden kann, so daß dieser sich aufbläst und dicht gegen die Innenwandung 11 des Heizkanales 3 anlegt und mit ihr verklebt. Die Druckhülse 9 kann alternativ mit Hilfe eines nicht dargestellten Überdruckventiles druckdicht verschlossen werden, während die Kontaktierung des Heizdrahtes 6 über ebenfalls nicht dargestellte Schleifringe erfolgt.

Bezugszeichenliste

[0034] 

1

Mantel

2

Walzenoberfläche

3

Heizkanal

4

Trägerschlauch

5

Wandung

6

Heizdraht

7

vorderes Ende

8

hinteres Ende

9

Druckhülse

10

Inneres

11

Innenwandung

Ansprüche

1. Beheizbare Kalanderwalze mit mehreren in Längsrichtung des Walzenkörpers verlaufenden Heizkanälen und mit einer oder mehreren im Inneren der Heizkanäle vorgesehenen, die Heizkanäle (3) durchziehenden, in rotierendem Zustand der Walze mit einer Stromquelle direkt oder induktiv verbindbaren Heizungen (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungen (6) an oder in einem schlauchartigen Träger (4) aus weichelastischem Kunststoff, insbesondere aus einer Polyorganosiloxanverbindung, derart angeordnet sind, daß sie unter radialer Aufweitung zusammen mit dem schlauchartigen Träger (4) an die inneren Umfangsflächen (11) der Heizkanäle anlegbar sind.

2. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Trägerschlauches (4) mit der inneren Umfangsfläche (11) der Heizkanäle (3) durch Aufvulkanisieren oder Verkleben verbunden ist.

3. Kalanderwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerschlauch (4) mit Druckgas, insbesondere Druckluft, beaufschlagbar ist.

4. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyorganosiloxan ein Fluorsilikon oder ein Silikongummi verwendet wird.

5. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung (6) in Form eines radial nachgiebigen Spiraldrahtes oder Drahtgeflechtes ausgebildet ist, das in die Wandung (5) des Trägerschlauches (4) einextrudiert ist.

6. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (6) eine Isolationsbeschichtung aufweist.

7. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich jeweils etwa bis zur Walzenmitte erstreckende Trägerschläuche (4) vorgesehen sind.

8. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerschlauch (4) aus einem Innenschlauch kleineren Durchmessers und einem Außenschlauch größeren Durchmessers besteht, wobei die elektrische Heizung (6) zwischen Innenund Außenschlauch angeordnet ist.

9. Kalanderwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche miteinander verklebt sind.

10. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung als Induktionsheizung ausgebildet ist.

11. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Trägerschlauches Thermofühler zur Steuerung des Heizstromes der elektrischen Heizung vorgesehen sind.

Claims

1. Heatable calendering roll with several heating channels extending in the longitudinal direction of the roll body and with one or more heaters (6) which are provided in the interior of the heating channels and pass through the heating channels (3) and which in the rotating state of the roll are directly or inductively connectible with a current source, characterised in that the heaters (6) are arranged at or in a hose-like carrier (4) of soft-elastic synthetic material, especially of a polyorganosiloxane compound, in such a manner that under radial expansion they are able to bear, together with the hose-like carrier (4), against the inner circumferential surface (11) of the heating channels.

2. Calendering roll according to claim 1, characterised in that the outer circumferential surface of the carrier hose (4) is connected with the inner circumferential surface (11) of the heating channels (3) by vulcanising or gluing.

3. Calendering roll according to claim 1 or 2, characterised in that the carrier hose (4) is loadable with pressurised gas, especially compressed air.

4. Calendering roll according to one of claims 1 to 3, characterised in that a fluoro silicon or a silicon rubber is used as the polyorganosiloxane.

5. Calendering roll according to one of claims 1 to 4, characterised in that the electric heater (6) is constructed in the form of a radially flexible spiral wire or wire mesh, which is extrusion-moulded into the wall (5) of the carrier hose (4).

6. Calendering roll according to one of claims 1 to 5, characterised in that the heating wire (6) has an insulating coating.

7. Calendering roll according to one of claims 1 to 6, characterised in that two carrier hoses (4) extending approximately up to the roll centre are provided.

8. Calendering roll according to one of claims 1 to 7, characterised in that the carrier hose (4) consists of an inner hose of smaller diameter and an outer hose of larger diameter, wherein the electric heater (6) is arranged between inner hose and outer hose.

9. Calendering roll according to claim 8, characterised in that the hoses are glued together.

10. Calendering roll according to one of claims 1 to 9, characterised in that the heater is constructed as an induction heater.

11. Calendering roll according to one of claims 1 to 10, characterised in that thermosensors for controlling the heating current of the electric heater are provided at the outer side of the carrier hose.

Revendications

1. Cylindre de calandre pouvant être chauffé présentant plusieurs canaux de chauffage, s'étendant dans le sens longitudinal du corps du cylindre, et un ou plusieurs chauffages (6) prévus à l'intérieur des canaux de chauffage, traversant les canaux de chauffage (3) et pouvant être reliés, lorsque le cylindre tourne, directement ou par induction à une source de courant, caractérisé en ce que les chauffages (6) sont disposés sur ou dans un support (4) en forme de flexible en matière synthétique souple, en particulier constitué par un composé polyorganosiloxane, de telle manière qu'ils peuvent être placés, sous l'effet d'un élargissement radial, avec le support (4) en forme de flexible, contre les surfaces périphériques (11) intérieures des canaux de chauffage.

2. Cylindre de calandre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface périphérique extérieure du flexible support (4) est reliée à la surface périphérique intérieure (11) des canaux de chauffage (3) par vulcanisation sur celle-ci ou par collage.

3. Cylindre de calandre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flexible support (4) peut être alimenté en gaz sous pression, en particulier en air comprimé.

4. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise un fluorosilicone ou un caoutchouc de silicone comme polyorganosiloxane.

5. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le chauffage électrique (6) est exécuté sous forme d'un fil spiralé radialement élastique ou une tresse de fils, qui est extrudé dans la paroi (5) du flexible support (4).

6. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fil chauffant (6) présente un revêtement isolant.

7. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on a prévu deux flexibles support (4) s'étendant environ jusqu'au milieu du cylindre.

8. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le flexible support (4) est constitué par un flexible intérieur d'un petit diamètre et par un flexible extérieur d'un diamètre plus grand, le chauffage électrique (6) étant disposé entre le flexible intérieur et le flexible extérieur.

9. Cylindre de calandre selon la revendication 8, caractérisé en ce que les flexibles sont collés l'un à l'autre.

10. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le chauffage est exécuté sous forme d'un chauffage par induction.

11. Cylindre de calandre selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on a prévu, sur la face extérieure du flexible support, des capteurs thermiques pour la commande du courant de chauffage du chauffage électrique.

Zeichnung