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DE102007018479A1 - Roller for e.g. paper machine, has roll base connected to inner surface of roll body, where heat expansion of roll base in radial direction in specific temperature ranges is equal to or larger than radial heat expansion of roll body - Google Patents

Roller for e.g. paper machine, has roll base connected to inner surface of roll body, where heat expansion of roll base in radial direction in specific temperature ranges is equal to or larger than radial heat expansion of roll body Download PDF

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DE102007018479A1
DE102007018479A1 DE200710018479 DE102007018479A DE102007018479A1 DE 102007018479 A1 DE102007018479 A1 DE 102007018479A1 DE 200710018479 DE200710018479 DE 200710018479 DE 102007018479 A DE102007018479 A DE 102007018479A DE 102007018479 A1 DE102007018479 A1 DE 102007018479A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
roll
roller
fiber
roll body
roller 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Withdrawn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
DE200710018479
Other languages
German (de)
Inventor
Benno Dr. Bader
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 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 Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Priority to DE200710018479 priority Critical patent/DE102007018479A1/en
Publication of DE102007018479A1 publication Critical patent/DE102007018479A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02Rolls; Their bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

The roller (1) has a cylindrical roll body (3) pivoted around a pivot axis by two bearing pins (5) that are held at a roll base (4). The base extending in a radial direction of the body is connected to an inner surface (6) of the body, where heat expansion of the base in the radial direction in a temperature range of 20-250 degrees is equal to or larger than radial heat expansion of the body. The base formed from fiber-reinforced plastic e.g. carbon fiber-reinforced plastic, has inner and outer ring sections, where the outer section extends from the inner section to the body surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze für eine bahnverarbeitende Maschine, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a roller for a web-processing machine, in particular paper, cardboard or Tissue machine, according to the preamble of patent claim 1.

Bei Walzen, die auf Zapfen gelagert sind, wird üblicherweise der Walzenkörper beidendseitig jeweils durch einen Walzenboden abgeschlossen. Hierbei hält jeder Walzenboden jeweils einen der Lagerzapfen. Da die beiden Lagerzapfen die Drehachse der Walze festlegen, müssen die Lagerzapfen und somit die beiden Walzenböden fest mit dem Walzenkörper verbunden sein.at Rollers which are mounted on pins, usually the roller body is on both ends each completed by a roll bottom. Each roll bottom holds in each case one of the journals. Since the two bearing journals the axis of rotation of To specify a roller the journals and thus the two roll trays firmly connected to the roll body be.

Im Stand der Technik werden Walzenböden verwendet, die vollständig aus Metall, wie beispielsweise Stahl, gefertigt sind. Insbesondere bei zapfengelagerten Walzen mit einem Walzenkörper aus einem Faserverbundwerkstoff kann das Problem auftreten, dass es aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Stahl und dem Verbundwerkstoff bei bestimmten Temperaturen, die im Betrieb einer bahnverarbeitenden Maschine auftreten können, zu einer Lockerung der Verbindung zwischen den Walzenböden und dem Walzenkörper kommt. So dehnt sich bspw. ein Walzenboden aus Stahl in radialer Richtung geringer aus als sich ein Walzenkörper aus einem Faserverbundwerkstoff mit in Längsrichtung des Walzenkörpers orientierten Fasern in seiner radialen Richtung ausdehnt.in the In the prior art, roll bases are used, the complete made of metal, such as steel. Especially in journal-mounted rollers with a roll body made of a fiber composite material The problem may occur because of the different thermal expansion steel and the composite at certain temperatures, which can occur during operation of a web-processing machine, to a Loosening of the connection between the roll bases and the roll body comes. For example, a steel roll base in the radial direction expands less than a roll body made of a fiber composite material with in the longitudinal direction of roller body oriented fibers expands in its radial direction.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Walze der Eingangs genannten Art mit einer im gesamten Temperaturbereich beim Betrieb der Walze verbesserten Verbindung zwischen den Walzenböden und dem Walzenmantel vorzuschlagen.It the object of the present invention is a roller of the input mentioned type with a throughout the temperature range during operation of the Roller improved connection between the roller floors and to propose the roll shell.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Walze für eine bahnverarbeitende Maschine, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit einem zylindrischen Walzenkörper, bei welcher der Walzenkörper mittels zweier jeweils an einem Walzenboden gehaltenen Lagerzapfen um eine Drehachse drehbar gelagert ist und bei der sich jeder Walzenboden in radialer Richtung des Walzenkörpers erstreckt und an der Innenfläche des Walzenkörpers anliegend mit dieser verbunden ist. Erfindungsgemäß ist zumindest in einem Temperaturbereich von 20°C bis 250°C die Wärmeausdehnung des Walzenbodens in radialer Richtung des Walzenkörpers gleich oder größer als die radiale Wärmeausdehnung des Walzenkörpers.The The object is achieved by a roller for a web-processing machine, in particular paper, cardboard or Tissue machine, with a cylindrical roller body, wherein the roller body by means of two held on a roll bottom bearing pin around a Rotary axis is rotatably mounted and in which each roll bottom in the radial direction of the roller body extends and on the inner surface the roll body attached to this is connected. According to the invention is at least in a temperature range of 20 ° C up to 250 ° C the thermal expansion the roll bottom in the radial direction of the roll body the same or greater than the radial thermal expansion the roll body.

Die Erfindung basiert auf der Idee, dass die Verbindung zwischen den Walzenböden und dem Walzenkörper unter allen im Betrieb auftretenden Temperaturbedingungen nur aufrecht erhalten werden kann, wenn sich die beiden Bauteile, d. h. Walzenboden und Walzenkörper, in radialer Richtung des Walzenkörpers entweder thermisch gleich stark ausdehnen oder sich der Walzenboden in radialer Richtung des Walzenkörpers mehr als der Walzenköper in seiner radialen Richtung ausdehnt. Da sich der Walzenboden in seiner radialen Erstreckung an der Innenfläche des Walzenkörpers abstützt, entsteht somit bei einer Temperaturerhöhung keine Zugspannung in der Verbindung zwischen den Walzenböden und dem Walzenkörper, welche die Verbindung schwächt sondern vielmehr keine Spannung oder eine Druckspannung, wobei die letzt genannte die radiale Verbindung zwischen Walzenkörper und Walzenboden eher noch verstärkt.The Invention is based on the idea that the connection between the rolling floors and the roll body only upright under all temperature conditions occurring during operation can be obtained when the two components, d. H. Walzenboden and roll body, in the radial direction of the roller body either expand thermally equally or the roll bottom in the radial direction of the roller body more than the roll twill in its radial direction. Since the roll bottom in its radial extension is supported on the inner surface of the roller body arises thus at a temperature increase no tension in the connection between the roll bottoms and the roll body, which weakens the connection but rather no tension or compressive stress, the last mentioned the radial connection between roll body and Rolled bottom rather reinforced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the subclaims.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Walzenboden mit dem Walzenkörper kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungen stellen besonders kostengünstige Verbindungsarten dar, haben aber den Nachteil, dass diese bei senkrecht zur Kontaktfläche wirkenden Zugkräften geschwächt werden. Da durch die Erfindung gewährleistet ist, dass auch bei thermischem Einfluss keine senkrecht zur Kontaktfläche wirkenden Zugkräfte in radialer Richtung des Walzenkörpers zwischen dem Walzenboden und dem Walzenkörper wirken ist es erst möglich, für den Einsatz in dem oben angegebenen Temperaturbereich in einer bahnverarbeitenden Maschine eine kraft- oder stoffschlüssige Verbindung zu realisieren.A preferred embodiment of the invention provides that the roll bottom with the roller body force fit and / or cohesive connected is. Frictional or cohesive Connections represent particularly inexpensive connection types but have the disadvantage that they act at right angles to the contact surface tensile forces weakened become. Since it is ensured by the invention that also in thermal influence no perpendicular to the contact surface acting tensile forces in the radial direction of the roller body between the roll base and the roll body it is only possible for use in the above-mentioned temperature range in a web-processing Machine to realize a positive or cohesive connection.

Unter einer kraftschlüssigen Verbindung ist eine Verbindung zu verstehen, die durch die Anwendung von Kraft entsteht, welche durch geeignete Vorspannung erzeugt wird. Dazu zählen z. B. Druckkräfte oder Reibungskräfte. Beispielhaft für eine kraftschlüssige Verbindung ist eine Presspassung zu nennen.Under a non-positive Connection is a connection to be understood by the application of force, which is generated by suitable bias. These include z. B. compressive forces or friction forces. Exemplary for a non-positive Connection is a press fit to call.

Unter einer stoffschlüssigen Verbindung ist eine Verbindung zu verstehen, bei der die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Eine stoffschlüssige Verbindung ist gleichzeitig eine nicht lösbare Verbindung, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lässt. Beispielhaft für eine stoffschlüssige Verbindung ist eine Klebeverbindung zu nennen.Under a cohesive Connection is a connection to understand in which the connection partners held together by atomic or molecular forces become. A cohesive connection is at the same time a non-releasable one Compound, which can only be destroyed by the means of connection can be separated. Exemplary for a cohesive Connection is an adhesive bond to call.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wärmeausdehnung des Walzenbodens in radialer Richtung des Walzenkörpers maximal 20%, insbesondere maximal 10%, größer als die radiale Wärmeausdehnung des Walzenkörpers ist. Hierdurch werden allzu starke Druckspannungen auf den Walzenkörper und dessen Deformation unterbunden.An embodiment of the invention provides that the thermal expansion of the roll base in the radial direction of the roll body is at most 20%, in particular at most 10%, greater than the radial thermal expansion of the roll body. As a result, too strong compressive stresses on the Prevented roll body and its deformation.

Zur Bestimmung der Wärmeausdehnung wird wie folgt vorgegangen: Es wird von einem Walzenboden bzw. Walzenkörper ausgegangen, und der Durchmesser bei einer tieferen Temperatur gemessen (z. B. Raumtemperatur). Weiters wird diese Messung bei einer höheren Temperatur, die im Bereich bis 250°C liegt, z. B. 100°C, wiederholt. Die Wärmedehnung errechnet sich dann aus der Durchmesserdifferenz bei den beiden Temperaturen, geteilt durch den Durchmesser bei der niedrigeren Temperatur und geteilt durch die Temperaturdifferenz.to Determination of thermal expansion becomes proceed as follows: It is assumed that a roll base or roll body, and the diameter measured at a lower temperature (e.g. Room temperature). Furthermore, this measurement becomes at a higher temperature, in the range up to 250 ° C lies, z. 100 ° C, repeated. The thermal expansion then calculated from the diameter difference in the two Temperatures divided by the diameter at the lower Temperature and divided by the temperature difference.

Vorzugsweise ist der Walzenboden zumindest abschnittweise aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, aufgebaut. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Walzenboden in seiner radialen Erstreckung betrachtet einen inneren Ringabschnitt und einen äußeren Ringabschnitt umfasst. Hierbei dient der innere Ringabschnitt als Aufnahme bzw. Halterung für den Lagerzapfen und der äußere Ringabschnitt erstreckt sich vom inneren Ringabschnitt bis zur Innenfläche des Walzenkörpers. Um die geeignete Wärmeausdehnung des Walzenbodens optimal entsprechend den spezifischen durch die Wärmeausdehnung des Walzenkörpers vorgegebenen Anforderungen einstellen zu können, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass zumindest der äußere Ringabschnitt des Walzenbodens einen Faserverbundwerkstoff umfasst.Preferably is the roll base at least in sections made of a fiber composite material, in particular fiber-reinforced Plastic, built. Furthermore, it is conceivable that the roll base considered in its radial extent an inner ring portion and an outer ring portion includes. Here, the inner ring section serves as a receptacle or a Mount for the journal and the outer ring portion extends from the inner ring portion to the inner surface of the Roll body. To the appropriate thermal expansion the roll base optimally according to the specific by the thermal expansion the roll body to be able to set predetermined requirements, sees a preferred Embodiment of the invention, that at least the outer ring portion the roll base comprises a fiber composite material.

Des Weiteren ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der äußere Ringabschnitt einen zumindest abschnittweise hohlen oder geschäumten Kern hat, der zumindest abschnittweise von dem Faserverbundwerkstoff umschlossen ist. Diese Ausgestaltung hat auch fertigungstechnische Vorteile, da der hohle oder geschäumte Kern, der in der Regel ebenfall ringförmig ausgebildet ist, bei der Herstellung des Walzenbodens auf den inneren Ring aufgesteckt wird und als Wickelform beim Wickeln des Faserverbundwerkstoffs bei der Bildung des äußeren Rings dient. Demzufolge wird zumindest der äußere Ringabschnitt des Walzenbodens durch einen Filament Winding Prozess hergestellt. Hierdurch ist es möglich, den Wärmeausdehnungskoeffizient des äußeren Ringabschnitts durch die Wickel-winkel der verschiedenen Faserlagen, das verwendete Fasermaterial und das Kunst-stoffmatrixmaterial so gezielt einzustellen, der Walzenboden in radialer Richtung des Walzenkörpers eine gleiche oder größere Wärmeausdehnung wie bzw. als der Walzenkörper in seiner radialen Richtung hat, insbesondere dass bspw. der äußere Ringabschnitt in radialer Richtung des Walzenkörpers einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der gleich oder größer dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Walzenkörpers in dessen radialen Erstreckung ist. Bei der konkreten Abstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Walzenkörper und Walzenboden macht man sich bspw. die Erkenntnis zu nutze, dass Fasern, deren Wärmedehnung in Faserrichtung geringer ist als die Wärmedehnung der Harzmatrix, z. B. C-Fasern, Aramid Fasern, die Wärmedehnung in radialer Richtung umso geringer ist, je näher der Wickelwinkel in Umfangsrichtung ist.Of Another is provided according to a development of the invention, that the outer ring section has an at least partially hollow or foamed core, at least is partially enclosed by the fiber composite material. These Design also has manufacturing advantages, since the hollow or foamed Core, which is also usually ring-shaped, in the production the roll bottom is fitted onto the inner ring and as a winding shape during winding of the fiber composite during the formation of the outer ring serves. As a result, at least the outer ring portion of the roll tray becomes produced by a filament winding process. This is it is possible the thermal expansion coefficient of the outer ring portion through the winding angles of the various fiber layers that used Fiber material and the plastic matrix material to set so targeted, the roll base in the radial direction of the roll body an equal or greater thermal expansion as or as the roll body in its radial direction, in particular that, for example, the outer ring portion in the radial direction of the roller body a thermal expansion coefficient that's equal to or greater than that CTE the roll body in its radial extent. At the concrete vote the thermal expansion coefficient of roll body and roll bottom makes you, for example, the knowledge to use that Fibers whose thermal expansion in the fiber direction is less than the thermal expansion of the resin matrix, z. As C-fibers, aramid fibers, the thermal expansion in the radial direction the smaller, the closer the winding angle in the circumferential direction.

Bspw. kann die erfindungsgemäße Wärmeausdehnung zwischen Walzenkörper und Walzenboden dadurch erreicht werden, indem ein Anteil an Fasern des Walzenbodens in annähernd Umfangsrichtung, z. B. ein Anteil an Fasern von 10% bis 50% eine Orientierung von 60° bis 90° zur Längsachse der Walze hat, wobei insbesondere der Anteil an Fasern und/oder der Orientierungswinkel der Fasern kleiner als derjenige beim Walzenkörper ist.For example. can the thermal expansion according to the invention between roller body and roll base can be achieved by adding a proportion of fibers the roll bottom in approximate Circumferential direction, z. As a proportion of fibers from 10% to 50% orientation from 60 ° to 90 ° to the longitudinal axis the roll has, in particular the proportion of fibers and / or the orientation angle of the fibers is smaller than that in the roll body.

Wird ein Hohlkörper, bspw. Kunststoffhohlkörper, als Kern verwendet, hat dieser des Weiteren den Vorteil, dass dieser beim Verbinden des Walzenbodens mit der Innenfläche des Walzenkörpers in seinem Inneren mit Druck beaufschlagt werden kann, wodurch durch die Expansion des hohlen Kerns der äußere Ringabschnitt an der Kontaktfläche gegen die Innenfläche des Walzenkörpers gepresst wird und somit die kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen Walzenboden und Innenfläche des Walzenkörpers unterstützt wird. Die Druckbeaufschlagung des Inneren des dehnbaren Hohlkörpers hat allerdings nur solange ein Anpressen des äußeren Ringabschnitts gegen die Innenfläche des Walzenmantels zur Folgen, solange der den äußeren Ringabschnitt bildende Faserverbundwerkstoff noch nicht komplett ausgehärtet ist.Becomes a hollow body, eg hollow plastic body, used as a core, this has the further advantage that this when joining the roll base with the inner surface of the roll body in his Inside can be pressurized, which is due to the expansion the hollow core of the outer ring section at the contact surface against the inner surface the roll body is pressed and thus the positive and / or cohesive connection between Roll bottom and inner surface the roll body supports becomes. The pressurization of the interior of the expansible hollow body has but only as long as a pressing of the outer ring section against the inner surface the roll mantle to follow, as long as the outer ring portion forming Fiber composite material is not completely cured.

Als geeignete Materialkombination für den Faserverbundwerkstoff des Walzenkörpers erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, wenn der faserverstärkte Kunststoff als Fasermaterial allein oder in Kombination Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Aramidfasern sowie als Kunststoffmaterial Epoxydharz umfasst.When suitable combination of materials for the fiber composite material of the roll body proves to be particular as advantageous if the fiber-reinforced plastic as a fiber material Alone or in combination carbon fibers, glass fibers or aramid fibers and as the plastic material comprises epoxy resin.

Des Weiteren sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der innere Ringabschnitt aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.Of Furthermore, an embodiment of the invention provides that the inner Ring section made of a metallic material or of a fiber composite material is made.

Beim Bau von Walzen für den Einsatz in einer bahnverarbeitenden Maschine wird aufgrund der vielfältig einstellbaren Eigenschaften abhängig vom gewählten Design und dem geringen Gewicht vermehrt der Walzenkörper aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, gefertigt. Zur Bereitstellung einer Walze mit hoher Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, in ihrer Längsrichtung ist es insbesondere sinnvoll, wenn die Fasern des Faserverbundwerkstoffs des Walzenkörpers im Wesentlichen in Längsrichtung des Walzenkörpers orientiert sind. Als faserverstärkter Kunststoff wird vorzugsweise CFK (Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff) verwendet.When constructing rolls for use in a web-processing machine, the roll body is increasingly made of a fiber composite material, in particular fiber-reinforced plastic, due to the variably adjustable properties depending on the chosen design and the low weight. To provide a roll with high rigidity, in particular bending stiffness, in its longitudinal direction, it is particularly useful if the fibers of the fiber composite material of Walzenkör pers are oriented substantially in the longitudinal direction of the roller body. The fiber-reinforced plastic used is preferably CFRP (carbon fiber reinforced plastic).

Konkret kann der Aufbau des Walzenkörpers durch Kombination von Faserlagen mit verschiedenen Wickelwinkeln erfolgen. Dabei werden bspw. Lagen mit ca. 0° bis 30° Wickelwinkel im Bezug zur Drehachse der Walze mit Lagen von ca. 60° bis 90° Wickelwinkel im Bezug zur Drehachse der Walze kombiniert. Dazwischen können Lagen von Winkeln zwischen den oberen Orientierungen angebracht sein.Concrete can the structure of the roller body through Combination of fiber layers with different winding angles done. In this case, for example, layers with about 0 ° to 30 ° winding angle with respect to the axis of rotation the roller with layers of about 60 ° to 90 ° winding angle combined in relation to the axis of rotation of the roller. In between can be layers be attached by angles between the upper orientations.

Ein konkretes Beispiel ist: Abwechselnde Lagen von ca. +–8° und ca. +–75° wobei der Anteil an 75° Lagen ca. 30% beträgt.One concrete example is: Alternating layers of approx. + -8 ° and approx. + -75 ° where the Proportion of 75 ° layers about 30%.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen nicht maßstäblichen Zeichnung näher erläutert.The The invention will be described below with reference to a schematic not to scale Drawing closer explained.

Es zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Walze 1 in einer Schnittebene entlang der Drehachse 2 der Walze 1 in abschnittweiser Darstellung im Bereich eines ihrer längseitigen Walzenden.The sole figure shows a roll according to the invention 1 in a sectional plane along the axis of rotation 2 the roller 1 in sections in the area of one of its longitudinal roll ends.

Die Walze 1 hat einen zylindrischen Walzenkörper 3, an dem beidendseitig jeweils ein Walzenboden 4 angeordnet ist, wobei in der Darstellung der Figur nur ein Walzenboden 4 zu erkennen ist. An jedem Walzenboden ist ein Lagerzapfen 5 kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, d. h. bspw. mittels Presspassung und/oder Klebung befestigt. Die beiden Lagerzapfen 5 lagern die Walze 1 drehbar und legen deren Drehachse 2 fest.The roller 1 has a cylindrical roller body 3 , on each of the two ends a roll base 4 is arranged, wherein in the illustration of the figure only a roll bottom 4 can be seen. At each roll bottom is a journal 5 non-positively and / or cohesively, ie, for example, attached by means of press fit and / or gluing. The two trunnions 5 store the roller 1 rotatable and set their axis of rotation 2 firmly.

Die folgenden Erläuterung treffen für jedes der beiden längseitigen Enden mit Walzenboden 4 zu.The following explanation applies to each of the two long ends with roll bottom 4 to.

Der Walzenboden 4 erstreckt sich in radialer Richtung R des Walzenkörpers 3 senkrecht zu dessen Drehachse 2. Der Walzenboden 4 erstreckt sich hierbei bis zur Innenfläche 6 des Walzenkörpers 3, so dass die radiale Endfläche 7 des Walzenbodens 4 an der Innenfläche 6 des Walzenkörpers 3 anliegt und mit dieser eine Kontaktfläche 11 bildend verbunden ist. Im vorliegenden Fall ist der Walzenboden 4 mit dem Walzenkörper 3 kraftschlüssig durch eine Presspassung und zusätzlich stoffschlüssig durch eine Klebung an der zwischen der radialen Endfläche 7 des Walzenbodens 4 und der Innenfläche 6 des Walzenkörpers 3 gebildeten Kontaktfläche verbunden.The roll bottom 4 extends in the radial direction R of the roller body 3 perpendicular to its axis of rotation 2 , The roll bottom 4 extends to the inner surface 6 the roll body 3 so that the radial end surface 7 of the roll base 4 on the inner surface 6 the roll body 3 is present and with this a contact surface 11 is connected. In the present case, the roll bottom 4 with the roller body 3 frictionally by a press fit and additionally cohesively by a bond at the between the radial end surface 7 of the roll base 4 and the inner surface 6 the roll body 3 connected contact surface connected.

Erfindungsgemäß ist zumindest in einem Temperaturbereich von 20°C bis 250°C die Wärmeausdehnung des Walzenbodens 4 in radialer Richtung R des Walzenkörpers 3 gleich oder größer als die radiale Wärmeausdehnung des Walzenkörpers 3, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wärmeausdehnung des Walzenbodens 4 in radialer Richtung R des Walzenkörpers 3 maximal 5% größer als die radiale Wärmeausdehnung des Walzenkörpers 3 ist.According to the invention, at least in a temperature range of 20 ° C to 250 ° C, the thermal expansion of the roll base 4 in the radial direction R of the roller body 3 equal to or greater than the radial thermal expansion of the roll body 3 , In the present embodiment, the thermal expansion of the roll base 4 in the radial direction R of the roller body 3 maximum 5% greater than the radial thermal expansion of the roll body 3 is.

Der Walzenboden 4 umfasst in seiner radialen Erstreckung R betrachtet einen inneren Ringabschnitt 8 und einen äußeren Ringabschnitt 9, wobei der Lagerzapfen 5 am inneren Ringabschnitt 8 befestigt ist und sich der äußere Ringabschnitt 9 vom inneren Ringabschnitt 8 bis zur Innenfläche 6 des Walzenkörpers 3 erstreckt.The roll bottom 4 includes in its radial extent R viewed an inner ring portion 8th and an outer ring portion 9 , wherein the bearing pin 5 on the inner ring section 8th is attached and the outer ring section 9 from the inner ring section 8th to the inner surface 6 the roll body 3 extends.

Vorliegend umfasst der äußere Ringabschnitt 9 des Walzenbodens 4 ein Faserverbundwerkstoffteil 11. Konkret bedeutet dies, dass der äußere Ringabschnitt 9 einen geschäumten Kern 10 hat, der in radialer Richtung R konzentrisch über den inneren Ringabschnitt 8 geschoben ist. Der Kern 10 ist von dem Faserverbundwerkstoffteil 11 umschlossen, wobei der Kern bei der Herstellung des Faserverbundwerkstoffteils 11 als Wickelform gedient hat. Das Faserverbundwerkstoffteil 11 ist aus faserverstärktem Kunststoff mit Kohlenstofffasern als Faser material und mit Epoxydharz als Kunststoffmaterial aufgebaut, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des äußeren Ringabschnitts 9 durch die Wickelwinkel der verschiedenen Faserlagen, das Fasermaterial und das Matrixmaterial so eingestellt ist, dass der äußere Ringabschnitt 9 in seiner radialen Erstreckung R einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der gleich oder größer dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Walzenkörpers 3 in dessen radialen Erstreckung R ist.In the present case, the outer ring section comprises 9 of the roll base 4 a fiber composite part 11 , Specifically, this means that the outer ring section 9 a foamed core 10 has, in the radial direction R concentrically over the inner ring portion 8th pushed. The core 10 is from the fiber composite part 11 enclosed, wherein the core in the production of the fiber composite part 11 has served as a wrapper. The fiber composite part 11 is made of fiber-reinforced plastic with carbon fibers as a fiber material and with epoxy resin as a plastic material, wherein the coefficient of thermal expansion of the outer ring portion 9 is adjusted by the winding angle of the various fiber layers, the fiber material and the matrix material so that the outer ring portion 9 in its radial extent R has a thermal expansion coefficient equal to or greater than the coefficient of thermal expansion of the roll body 3 in the radial extent R is.

So hat der Walzenkörper 3 bspw. einen radialen Wärmedehnungskoeffizienten von 15·10e – 6 m/m/°C und der äußere Ringabschnitt 9 einen Wärmedehnungskoeffizienten von > 15·10e – 6 m/m/°C. Dies kann z. B. durch folgenden Lagenaufbau erreicht werden:
Zu jeweils gleichen Teilen werden Faserwickellagen +–10°, +–20°; +45°, +–20°und +–10° aufgebracht, wobei die Winkel am zylindrischen Teil relativ zur Drehachse 2 und am stirnseitigen Teil relativ zum Radius gemessen werden.
So has the roll body 3 For example, a radial thermal expansion coefficient of 15 · 10e - 6 m / m / ° C and the outer ring section 9 a thermal expansion coefficient of> 15 · 10e - 6 m / m / ° C. This can be z. B. can be achieved by the following layer structure:
In each case equal parts are fiber winding layers + -10 °, + -20 °; + 45 °, + -20 ° and + -10 ° applied, wherein the angles on the cylindrical part relative to the axis of rotation 2 and measured at the frontal part relative to the radius.

Vorliegend ist der innere Ringabschnitt 8 aus einem metallischen Werkstoff, wie bspw. Aluminium oder Stahl gefertigt. Man erkennt ferner, dass der Lagerzapfen 5 abschnittweise in Längsrichtung L des Walzenkörpers 3 in den inneren Ringabschnitt 8 eingeführt ist.In the present case is the inner ring section 8th made of a metallic material, such as aluminum or steel. It can also be seen that the journal 5 in sections in the longitudinal direction L of the roller body 3 in the inner ring section 8th is introduced.

Des Weiteren ist der Walzenkörper 3 aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaut. Vorliegend ist der faserverstärkte Kunststoff CFK (Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff), wobei die Fasern des Faserverbundwerkstoffs im Wesentlichen in Längsrichtung L des Walzenkörpers orientiert sind und die Längsrichtung L parallel zur Drehachse 2 verläuft.Furthermore, the roll body 3 constructed of a fiber composite material, in particular of fiber-reinforced plastic. In the present case, the fiber-reinforced plastic CFRP (carbon fiber reinforced plastic), wherein the fibers of the fiber composite material are oriented substantially in the longitudinal direction L of the roller body and the longitudinal direction L parallel to the axis of rotation 2 runs.

Claims (14)

Walze für eine bahnverarbeitende Maschine, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit einem zylindrischen Walzenkörper, der mittels zweier jeweils an einem Walzenboden gehaltenen Lagerzapfen um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei sich jeder Walzenboden in radialer Richtung des Walzenkörpers erstreckt und an der Innenfläche des Walzenkörpers anliegend mit dieser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Temperaturbereich von 20°C bis 250°C die Wärmeausdehnung des Walzenbodens in radialer Richtung des Walzenkörpers gleich oder größer als die radiale Wärmeausdehnung des Walzenkörpers ist.Roller for a web-processing machine, in particular a paper, board or tissue machine, with a cylindrical roller body, which is rotatably mounted about a rotation axis by means of two bearing journals held on a roller base, each roller base extending in the radial direction of the roller body and on the inner surface of the roller body is connected to this, characterized in that at least in a temperature range of 20 ° C to 250 ° C, the thermal expansion of the roller base in the radial direction of the roller body is equal to or greater than the radial thermal expansion of the roller body. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenboden mit dem Walzenkörper kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist.Roller according to claim 1, characterized in that the roll base with the roll body force fit and / or cohesive connected is. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeausdehnung des Walzenbodens in radialer Richtung des Walzenkörpers maximal 20%, insbesondere maximal 10%, größer als die radiale Wärmeausdehnung des Walzenkörpers ist.Roller according to claim 1 or 2, characterized that the thermal expansion of the roll bottom in the radial direction of the roll body maximum 20%, in particular not more than 10%, greater than the radial thermal expansion the roll body is. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Walzenboden zumindest abschnittweise aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, aufgebaut ist.Roller according to one of the preceding claims, characterized characterized in that each roll bottom at least in sections from a fiber composite material, in particular fiber-reinforced plastic, is constructed. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Walzenboden in seiner radialen Erstreckung betrachtet einen inneren Ringabschnitt und einen äußeren Ringabschnitt umfasst, der Lagerzapfen am inneren Ringabschnitt befestigt ist und sich der äußere Ringabschnitt vom inneren Ringabschnitt bis zur Innenfläche des Walzenkörpers erstreckt.Roller according to one of the preceding claims, characterized characterized in that each roll bottom in its radial extent considers an inner ring portion and an outer ring portion comprises, the bearing pin is attached to the inner ring portion and the outer ring section extends from the inner ring portion to the inner surface of the roll body. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Ringabschnitt des Walzenbodens einen Faserverbundwerkstoff umfasst.Roller according to claim 5, characterized in that at least the outer ring portion of the Roll base comprises a fiber composite material. Walze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ringabschnitt einen zumindest abschnittweise hohlen oder geschäumten Kern hat, der zumindest abschnittweise von dem Faserverbundwerkstoff umschlossen ist.Roller according to Claim 5 or 6, characterized that the outer ring section has an at least partially hollow or foamed core, at least is partially enclosed by the fiber composite material. Walze nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringabschnitt aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Faserverbundverkstoff gefertigt ist.Roller according to one of Claims 5 to 7, characterized that the inner ring portion of a metallic material or is made of a Faserverbundverkstoff. Walze nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ringabschnitt in seiner radialen Erstreckung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der gleich oder größer dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Walzenkörpers in dessen radialen Erstreckung ist.Roller according to one of claims 5 to 8, characterized that the outer ring section in its radial extent, a thermal expansion coefficient that's equal to or greater than that CTE the roll body in its radial extent. Walze nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Ringabschnitt des Walzenbodens durch einen Filament Winding Prozess hergestellt ist und der Wärmeausdehnungskoeffizient des äußeren Ringabschnitts durch die Wickelwinkel der verschiedenen Faserlagen, das Fasermaterial und das Matrixmaterial bestimmt ist.Roller according to one of claims 6 to 9, characterized that at least the outer ring portion of the roll base produced by a filament winding process is and the thermal expansion coefficient of the outer ring section the winding angles of the various fiber layers, the fiber material and the matrix material is determined. Walze nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Kunststoff des Walzenbodens als Fasermaterial allein oder in Kombination Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Aramidfasern sowie als Kunststoffmaterial Epoxydharz umfasst.Roller according to one of claims 6 to 10, characterized that the fiber reinforced plastic the roll base as fiber material alone or in combination with carbon fibers, Glass fibers or aramid fibers and as a plastic material epoxy resin includes. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper einen Faserverbundwerkstoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, umfasst.Roller according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the roller body a fiber composite material, in particular fiber-reinforced plastic, includes. Walze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Faserverbundwerkstoffs des Walzenkörpers im wesentlichen in Längsrichtung des Walzenkörpers orientiert sind.Roller according to claim 12, characterized in that that the fibers of the fiber composite material of the roll body in essentially in the longitudinal direction the roll body are oriented. Walze nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Kunststoff des Walzenkörpers CFK (Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff) ist.Roller according to claim 12 or 13, characterized that the fiber reinforced Plastic of the roll body CFRP (carbon fiber reinforced Plastic) is.
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DE102013201302A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 Zf Friedrichshafen Ag Cylinder unit with an adhesive connection
DE102016212498A1 (en) 2016-07-08 2018-01-11 Voith Patent Gmbh roller

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