DE2704157A1 - Rillenwalze - Google Patents

Rillenwalze

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rillenwalze, vorzugsweise für die Entwässerung von Papier-, Pappe- und ähnlichen Bahnen, mit einer arbeitenden Walzenoberfläche aus Metall, insbesondere korrosionsfestem Stahl, bestehend aus einer zylindrischen Innenwalze, auf die mindestens ein Band schraubenförmig Windung an Windung aufgewickelt ist, welches mit einer radial außengelegenen Begrenzung die arbeitende Walzenoberfläche und axial zwischen diesen Begrenzungen Umfangsnuten bildet.
Rillenwalzen dieser Art sind seit langem bekannt, so z. B. aus der DT-PS 273 ]5o4. Das Wickeln von Bändern auf einer Innenwalze ist auch bereits zur Herstellung von elastischen Walzen mit Kunststoffbezug verwendet worden (DT-PS 1 038 5I8). Die Bänder weisen hierbei an den in Achsrichtung einander zugewandten Seiten ineinandergreifende Profilierungen auf und können auf der Innenwalze verklebt sein. Auch bei Metallbändern ist die Anbringung von bei aufeinanderfolgenden Windungen ineinandergreifenden Profilierungen bereits bekannt, nämlich durch die DT-OS 25 45 146. Bei dieser bekannten
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Ausführungsform besteht das Band aus einem etwa Io - 12 mm hohen und 2 - 3 mm dicken Profilmaterial, in dessen Seitenfläche eine Längsnut eingewalzt ist, die sich auf der gegenüberliegenden Seite als Längssteg durchprägt. Das Band wird hochkant aufgewickelt, wobei sich die Längsstege in die Längsnuten der benachbarten Windung legen. Beim Aufwickeln steht das Band unter einer erheblichen Vorspannung und wird in Achsrichtung durch eine Rolle angedrückt. Die aus der Vorspannung und der axialen Andrückkraft resultierenden Kräfte sind so hoch, daß sich eine plastische Verformung der äußeren Zone des Bandes ergibt, so daß dieses eine Krümmung entsprechend der Krümmung des Umfangs der Innenwalze erhält.
Die Profilierungen der Metallbänder bei den bekannten Ausführungsformen gewickelter Rillenwalzen verlaufen in Längsrichtung. Sie können also die aufeinanderfolgenden Windungen in radialer Richtung aneinander festhalten, wirken aber einer Verschiebung der Windungen in Umfangsrichtung nicht entgegen.
Wenn nun das Band, sei es in Betrieb, sei es beim Aufwickeln, bricht, so verrutscht es , da die durch die Vorspannung beim Aufwickeln bedingte elastische Zugspannung frei wird und die Windungen in Umfangsrichtung nicht blockiert sind. Die Wicklung springt daher auf, wodurch sie locker wird und die Walze unbrauchbar macht.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Walze der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein Aufspringen bei einem Bruch des Bandes unterbleibt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind benachbarte Windungen an den einander in Achsrichtung der Walze zugewandten Seite formschlüssig miteinander verbunden.
Hierdurch ist erreicht, daß die benachbarten Windungen unverrückbar aneinander festliegen und bei einem Bruch des Bandes nicht unter Aufspringen der Umfangs-Zugspannung nachgeben können. Außerdem ist die Walze besonders stabil, weil die die arbeitende Walzenoberfläche bildende Wicklung einen praktisch kompakten Körper bildet.
Eine besondere Profilierung der Bänder an den Seitenflächen zur Erzielung eines Ineinandergreifens kann entfallen, weil eine formschlüssige Verbindung der Bänder an den einander zugewandten Seiten die gegenseitige Beweglichkeit in allen Richtungen unterbindet.
In einer ersten in Betracht kommenden Ausführungsform der Erfindung können die Windungen miteinander verschweißt, insbesondere in Abständen miteinander punktverschweißt sein.
Eine solche Verschweißung wird beim Aufwickeln des Bandes vorgenommen und verbürgt eine maximale Festigkeit der gegenseitigen Verbindung der Windungen.
Aus der DT-OS 1 461 159 ist es bekannt, eine Walze mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Oberflächenöffnungen durch Aufreihen von Ringen oder Wickeln von Blechbändern herzustellen. Die einzelnen Schichten sind entweder flach und liegen unmittelbar aufeinander oder sind in ihrer Ebene geprägt.
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so daß sich im Zusammenwirken der Prägungen die öffnungen ergeben. Die einzelnen Lamellen können bei dieser Ausführungsform in ihrer Lage fixiert werden, indem am Umfang der Walze Schweißstränge gelegt werden, die die Lamellen verbinden. Bei einer Rillenwalze jedoch läßt sich ein solches Verfahren nicht verwirklichen, da Schweißstränge am Umfang die Rillen unterbrechen.
Tn weiteren in Betracht kommenden Ausführungsformen können die Windungen an den Seitenflächen auch miteinander verlötet oder verklebt sein.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Rillenwalze, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Aufwickeln des Bandes eine die Umfangsnuten ergebende Profilierung an dem Band im Zuge des Aufwickeins angebracht wird.
Es kann also gewöhnliches Walzmaterial mit einfachem Querschnitt zur Herstellung der Rillenwalze verwendet werden, dem die notwendige Profilierung beim Wickeln mitgegeben wird. Die Vorrichtung, die die Profilierung herstellt, kann gemein- * sam mit der Wickelvorrichtung und der Schweißvorrichtung auf einem Support angebracht sein und beim Wickeln entlang der Walze bewegt werden. Da die zu entfernenden Querschnitte nicht allzu groß sind, kann ein entsprechend ausgelegter Fräskopf die Profilierungsarbeit mit einer der Wickelgeschwindigkeit entsprechenden Vorschubgeschwindigkeit ohne weiteres leisten.
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Die Profilierung kann in einer Ausführungsform vor dem Auflaufen des Bandes auf die Innenwalze am auflaufenden Band angebracht werden.
Es ist dann eine geeignete Abstützung für das Band vorgesehen, welche das durchlaufende Band während des Angriffs des Profilierungswerkzeugs führt.
Es ist aber auch möglich, die Profilierung an der soeben aufgewickelten Windung in dem bereits mit der vorangehenden Windung formschlüssig verbundenen Bereich anzubringen.
Hierbei wird eine besondere Abstützvorrichtung eingespart, da das Band im Angriffspunkt des Profllierungswerkzeugs bereits mit der vorhandenen Wicklung verbunden und festgelegt ist, so daß ein Flattern beim Fräsen und ähnlichen Mißhelligkeiten nicht auftreten können.
Es versteht sich Jedoch, daß auch von vorprofiliertem Band ausgegangen werden kann, dem also die die Umfangsnut ergebende Profilierung nicht erst im Zuge des Aufwickeins erteilt wird.
Es fällt unter die Erfindung, wenn das Ausgangsprofil unmittelbar vor dem Aufwickeln ein normales Rechteckprofil ist bzw. wenn seine beiden im aufgewickelten Zustand einander gegenüberliegenden Seiten einander parallel sind. Dabei ist jedoch zu beachten, daß sich durch die Dehnung des Profils in den äußeren Zonen und die entsprechende Stauchung in den inneren Zonen nach dem Aufwickeln bei einem ursprünglich rechteckigen bzw. jedenfalls parallele Seitenflächen aufweisenden Profil eine Verformung des Querschnitts zu einer leichten Trapezform einstellt. Das Material wird in der äußeren Zone
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gelängt, und da das Volumen konstant bleibt, kann dies nur mit einem Dünnerwerden in Achsrichtung der Walze einhergehen. Dieser durch das Aufwickeln zustandekommende Unterschied der Dicke innen und außen in Achsrichtung beträgt zwar beim einzelnen Querschnitt bei einem normalen Walzendurchmesser von tyoo bis 800 mm und einer radialen Höhe des Profils von Io bis 12 mm nur einige loostel Millimeter, doch addiert sich dieser Unterschied durch die Vielzahl der Windungen in Achsrichtung zu einem erheblichen Betrag. Wenn die Windungen Seite an Seite aneinanderliegen, ergibt sich schon nach einer kurzen Wickelstrecke eine deutliche Schrägstellung des Profils. Bei Ausführungsformen, bei denen die Windungen an den Seitenflächen verklebt oder verlötet werden, kann der Spalt zwischen den einzelnen Windungen in dieser Weise ausgefüllt werden. Auch beim Schweißen kann bei geringen Ansprüchen durch entsprechende Führung des Bandes dessen Aufrechtstellung beibehalten werden, wobei allerdings zwischen benachbarten Windungen an der Außenseite schmale Spalte- entstehen.
Wenn aber hohen Ansprüchen an eine kompakt zusammenhängende und entsprechend widerstandsfähige Walzenoberschicht genügt werden muß, so kann nach einer wichtigen Ausgestaltung der Erfindung ein vorprofiliertes Band im wesentlichen trapezförmigen Querschnitts aufgewickelt werden, wobei die Grundfläche des Trapezes beim Wickeln nach außen gelegt und der Trapezwinkel so bemessen wird, daß sich nach dem Wickeln durch die
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Streckung der Außenzone ein Rechteckquerschnitt einstellt.
Durch die Wahl des bereits trapezförmig vorverformten Ausgangsprofils wird die beim Aufwickeln auftretende Verformung vorweggenommen. Mit dem Ausdruck "Rechteckquerschnitt'1 ist gemeint, daß nach dem Aufwickeln die einander in Achsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen des Bandes einander parallel sein sollen. Der Betrag des Trapezwinkels kann im Einzelfall aus den Abmessungen der Walze und des Bandes im voraus berechnet werden. Bei einer mit einem solchen Band hergestellten Walze liegen die Seitenflächen benachbarter Windungen exakt über ihre gesamte radiale Erstreckung aneinander an, so daß keine Spalte entstehen und auch "die besten Voraussetzungen für die formschlüssige Verbindung gegeben sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch angedeutet.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze;
Fig. 2 zeigt Teillängsschnitte aus dem Oberflächenbereich der Walze mit verschiedenen Profilquerschnitten der Bänder;
Fig. 3 läßt einen Querschnitt durch eine in der Herstellung befindliche Walze in Höhe der Wickel- und Schweißvorrichtung erkennen;
Fig. 4 und 5 zeigen die Bandquerschnitte an den durch die Linien IV-IV bzw. V-V gekennzeichneten Stellen
Die in Fig. 1 als Ganzes mit Io bezeichnete Walze umfaßt eine zylindrische Innenwalze 1 beliebiger Konstruktion mit Walzenzapfen 2 an den Enden. Auf die Innen walze 1 ist ein oder sind mehrere Bänder 3 schraubenförmig aufgewickelt, die die Oberfläche der Innenwalze
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überdecken. Die als Ganzes mit 4 bezeichnete Wicklung wird an den Enden durch auf die Innenwalze 1 aufgeschraubte oder anderweitig darauf festgelegte Endscheiben 5 gehalten. Das Band 3 bildet an der Oberfläche der Wicklung 4 schraubenförmig verlaufende Umfangsnuten 6.
Walzen dieser Art finden z. B. als Entwässerungswalzen in der Papierindustrie Verwendung.
Die Ausbildung der Walze Io an der Oberfläche geht im einzelnen aus Fig. 2 hervor.
Im linken Teil der Fig. 2 besitzt das Band 3 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und ist hochkant um die Walze 1 gewickelt, so daß sich also die längeren Seiten im wesentlichen in radialen Ebenen senkrecht zur Achse der Innenwalze 1 erstrecken, Mit einer kürzeren Seite 8 sitzt das Band 3 auf dem Außenumfang der Innenwalze 1 auf. Auf der gegenüber, d. h. radial außen gelegenen kürzeren Seite ist an einer Seite ein kleines Rechteck 7 aus dem Profil des Bandes 3 ausgespart, was durch entsprechendes Profilwalzen oder durch Fräsen geschehen kann. Das Rechteck 7 ergibt zusammen mit der benachbarten Windung des Bandes 3 eine rechteckige Nut 6. Der neben dem ausgesparten Rechteck 7 stehenbleibende Bereich 9 der äußeren kleineren Seite des Querschnitts des Bandes 3 bildet dessen äußere Begrenzung, und alle diese Bereiche 9 jeder Windung des Bandes 3 zusammen ergeben den arbeitenden Walzenumfang.
Die einzelnen Windungen des Bandes 3 sind durch Schweißpunkte 11 an den einander zugewandten, gegeneinander anliegenden im wesentlichen sich in e iner radialen senkrecht zur Achse verlaufenden Ebene erstreckenden Seiten 12, 13 verbunden.
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In dem mittleren Teil der Fig. 2 ist ein Band 31 dargestellt, welches an der Außenseite zwei einander gegenüberliegende kleinere rechteckige Aussparungen 7* aufweist, von denen jeweils der entsprechenden Aussparung 7' der benachbarten Windung des Bandes 3' gegenüberliegt, so daß diese beiden Aussparungen 7' zusammen die Nut 6 bilden.
Die radial äußere Begrenzung 9 des zwischen den Nuten 6 stehenbleibenden Steges 14 ergeben wieder den arbeitenden Walzenumfang. Der Querschnitt des Bandes 3* ist symmetrisch, was beim Hochkantwickeln Vorteile haben kann, da das Profil nicht die Neigung hat, sich beim Wickeln in Achsrichtung zu verziehen bzw. etwas zu kippen, was bei dem Profil des Bandes 3 je nach dem Querschnitt der Nut 6 im Verhältnis zum Gesamtquerschnitt des Bandes 3 der Fall sein kann.
An den einander in Achsrichtung zugewandten Seiten 12', I31 sind die benachbarten Windungen des Bandes 3' durch eine Lötung 15 miteinander verbunden.
Im in Fig. 2 rechten Teil sind zwei Bänder 3'' und 31'1 doppelgängig auf die Innenwalze 1 aufgewickelt. Die Bänder 3'1 und 3'" besitzen unprofilierten Rechteckquerschnitt, wobei aber das Band 31'1 in radialer Richtung eine etwas geringere Ausdehnung hat, so daß sich an der Außenseite zwischen den benachbarten Windungen des Bandes 3" die Nut 6 bildet. Die Breite der Nut 6 ist also durch die Dicke des Bandes 31'1, die Tiefe der Nut 6 durch den Unterschied der Abmessungen der Bänder 311 und 3'*' in radialer Richtung gegeben.Der
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arbeitende Walzenumfang besteht aus den äußeren Begrenzungen 9 des im Querschnitt größeren Bandes 3".
An den einander zugewandten Seiten 12'' und IJ11 sind die Bänder 3" und 3M! durch eine Klebur?u 16 miteinander verbunden.
Die Schweißpunkte 11, die Lötung 15 und d Klebumj 16 ergeben formschlüssige Verbindungen, die die benachbarten Windungen der Wicklung 4 unverrückbar aneinander festhalten.
In Fig. 3 ist eine. Herstellung der Wicklung schematisch dargestellt. Die Innenwalze 1 wird auf einer Drehbank oder in einer ähnlichen Vorrichtung in Drehung im Sinne des Pfeiles 17 versetzt und das Band 3 in der aus Fig. 3 entnehmbaren Weise aufgewickelt. Um in axialer Richtung eine dichte Packung und eine gute Anlage der in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Seitenflächen der einzelnen Windungen aneinander zu erzielen, sind Andrückrollen 2o, 21, 22 vorgesehen, von denen die Andrückrolle 2o in der Nähe des Auflaufpunktes des Bandes 3 auf die Innenwalze 1 vorgesehen ist, während die Andrückrollen 21, zu beiden Seiten der in Umlaufrichtung 17 nachfolgend angeordneten Schweißelektrode 23 sitzen·' in regelmäßigen Abständen von beispielsweise loo mm in Umfangsrichtung bei einem normalen Walzendurchmesser von 3oo bis SOo mm Schweißpunkte 11, die die gerade aufzuwickelnde Windung des Bandes 3 mit der vorangehend schon aufgewickelten Windung verbinden. Das Band 3 wird beim Aufwickeln hochkant verformt , was keine Schwierigkeiten
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bereitet, da es unter einer kräftigen Zugspannung gehalten und durch die Andrückrollen 2o, 21, 22 geführt wird. Die Abmessungen des Bandes 3 richten sich nach den gewünschten Abmessungen der Umfangsnut 6 und der dazwischen verbleibenden Stege. Beispielsweise kann das Band eine Höhe von Io bis 12 mm und eine Dicke von 2 bis 4 mm aufweisen. Als Material kommt vorzugsweise korrosionsfester Stahl aber auch jedes andere Metall infrage.
In Fig. 3 ist noch angedeutet, wie eine Rechteckausnehmung entsprechend der Ausnehmung 7 des Bandes 3 der linken Hälfte der Fig. 2 auf wirtschaftliche Weise angebracht werden kann. Es wird von einem Walzprofil ausgegangen, welches im Sinne des Pfeiles 31 in eine Profilierungsstation 3o einläuft, welche beispielsweise eine Führungsschiene 32 für das Band, das Band gegen die Führungsschiene 32 drückende Führungsrollen 33 sowie einen Scheibenfräser y\ umfaßt, der im Vorbeilaufen des Bandes beim Aufwickeln die Rechteckausnehmung 7 an dem Band anbringt, so daß das Profil des Bandes 3 entsteht. Die Bearbeitungsstation 3o ist in dem Ausführungsbeispiel der Auflaufstelle des Bandes 3 auf die Innenwalze 1 unmittelbar vorgeschaltet.
Es ist aber auch möglich, eine Bearbeitungsstation ^o unmittelbar an der Rillenwalze Io vorzusehen, und zwar in dem Bereich, in dem die zuletzt aufgewickelte Windung schon durch die Schweißpunkte 11 mit der vorangehenden Windung des Bandes 3 verbunden ist. Die letzte Windung ist dadurch unverrückbar gehalten und läßt sich durch den zu der
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Bearbeitungsstation 4o gehörenden Fräser 41 bearbeiten, um die Rechteckausnehmung 7 zu erzeugen. Ein Wechsel der Abmessungen von Nutbreite und Nuttiefe kann bei gleichem Ausgangsmaterial durch bloße Verstellung des Werkzeugs J>k erzielt werden.
Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, besitzt in dem Ausführungsbeispiel das Band J>, bevor es aufgewickelt wird, eine leichte Trapezform, d. h. die einander in Achsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen 12, IJ> des Bandes 3 bilden einen Winkel <X miteinander, wobei sie radial nach außen auseinanderstreben. Durch die Verformung beim Aufwickeln wird diese Trapezform, die in Fig. 4 übertrieben dargestellt ist, rückgängig gemacht, so daß im aufgewickelten Zustand ein Querschnitt des Bandes 3 entsprechend Fig. 5 mit parallelen Seitenflächen 12, 13 einstellt. Die Seitenflächen 12, 13 bei benachbarten Windungen liegen auf diese Weise vollflächig aneinander an, ohne daß das Band 3 gekippt werden, d. h. aus seiner richtigen, im wesentlichen in einer senkrecht zur Walzenachse sich erstreckenden Lage gebracht werden muß. Bei Annahme einer rein elastischen Verformung kann der Betrag des V/inkels oL praktisch genau, bei Annahme einer elastisch-plastischen Verformung mit hinreichender Genauigkeit aus den Abmessungen des Bandes 3 und der Walze 1 berechnet werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Rillenwalze, vorzugsweise für die Entwässerung "von Papier-, Pappe- und ähnlichen Bahnen, mit einer arbeitenden Walzenoberfläche aus Metall, insbesondere korrosionsfestem Stahl, bestehend aus einer zylindrischen Innenwalze, auf die mindestens ein Band schraubenförmig Windung an Windung aufgewickelt ist, welches mit einer radial außen gelegenen Begrenzung die arbeitende Walzenoberfläche und axial zwischen diesen Begrenzungen Umfangsnuten in der Walz* oberfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß benach barte Windungen an den einander in Achsrichtung der Rillenwalze (lo) zugewandten Seiten (12, 1^j 12',
    13'; 12'', 1311) formschlüssig miteinander verbunden sind.
    2. Rillenwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen miteinander verschweißt sind.
    3· Rillenwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen in Abständen miteinander punktverschweißt sind.
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    h. Rillenwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen miteinander verlötet sind.
    5. Rillenwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen miteinander verklebt sind.
    6. Verfahren zur Herstellung der Rillenwalze nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufwickeln des Bandes eine die Umfangsnuten ergebende Profilierung an dem Band im Zuge des Aufwickeins angebracht wird.
    7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung vor dem Auflaufen des Bandes auf die Innenwalze am auflaufenden Band angebracht wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung an der soeben aufgewickelten Windung in dem bereits mit der vorangehenden Windung formschlüssig verbundenen Bereich angebracht wird.
    9· Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorprofiliertes Band im wesentlichen trapezförmigen Querschnitts aufgewickelt wird r wobei die Grundfläche des Trapezes beim Wickeln nach außen gelegt und der Trapezwinkel so bemessen wird, daß sich nach dem Wickeln durch die Streckung der Außenzone ein Rechteckquerschnitt einstellt.
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