AT12260U1 - Vorrichtung mit einer schuhwalze - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 12260 U1 2012-02-15

Beschreibung

VORRICHTUNG MIT EINER SCHUHWALZE

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schuhwalze, die einen um einen stationären Träger umlaufenden flexiblen Walzenmantel umfasst, der in seinen beiden axialen Endbereichen jeweils über eine Abstützvorrichtung auf dem Träger der Walze drehbar gelagert ist, sowie mindestens einen eine Stützfläche für die Innenseite des Walzenmantels aufweisenden Schuh umfasst, dessen Wirkrichtung im Wesentlichen gegen ein Gegendruckelement gerichtet ist, mit dem der Walzenmantel eine Kontaktfläche bildet, in der eine Faserstoffbahn behandelbar ist.

[0002] Derartige Vorrichtungen findet man zum Beispiel im Bereich von Pressen oder Kalandern für die Papier- und Kartonverarbeitung. Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf einen Breitnipkalander, die Erfindung ist aber nicht auf eine solche Vorrichtung beschränkt.

[0003] Bei Schuhwalzen (diese Walze werden von der Anmelderin unter dem Namen „Nip-coFlex-Walzen" vertrieben) wird ein biegeweicher Walzenmantel durch seitliche Spannscheiben auf einer Kreisbahn geführt. Das Anpresselement im Inneren der Walze ist ein konkav geformter Schuh, der über ein hydrostatisches und/oder hydrodynamisches Ölpolster den biegeweichen Walzenmantel gegen ein Gegendruckelement, in der Regel eine Gegenwalze presst. Dadurch folgt der Walzenmantel im Bereich des Schuhs dessen Geometrie und wird ebenfalls konkav gebogen.

[0004] Die feste Einspannung des Walzenmantels erfolgt am Mantelrand über eine Klemmung o. ä. Dadurch wird der Walzenmantel an der Einspannung also konvex, ja kreisförmig gehalten. In einem definierten Abstand zum Rand erfolgt ein Übergang auf die konkave Schuhgeometrie. Dies hat erhöhte und mehrachsige Spannungszustände im Walzenmantel zur Folge. Bei zunehmender Biegesteifigkeit des Walzenmantels vergrößert sich das Problem des Biegeübergangs, so dass mit einem hohen Ausfallrisiko aufgrund von Rissbildung am Walzenmantel zu rechnen ist.

[0005] Ein Ansatz, um diese unerwünschten Spannungen zu reduzieren, findet man in der DE 196 45 407 A1. Der Walzenmantel ist hier an seinen Enden mit elastischer radialer Bewegungsfreiheit an der Spannscheibe oder hier auch Abstützvorrichtung genannt, angebracht. Durch die radiale Bewegungsfreiheit kann sich der Walzenmantel unter Druck auch am axialen Ende der hier ebenen Kontur des Stützschuhs anpassen. Diese Verbesserung reicht aber in vielen Fällen noch nicht aus. Ist der Mantel aus einem Kunststoff gefertigt, werden die Längsspannungen im Kontaktbereich seitlich neben, also in axialer Verlängerung des Schuhs so groß, dass er reißen kann. Ist der Mantel aus einem dünnen Stahlblech, so muss man mit auf dem Umfang der Schuhwalze nicht mehr glättbaren Falten rechnen.

[0006] Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, die neben der Kontaktzone auftretenden übermäßigen Spannungen im Walzenmantel zu verhindern.

[0007] Diese Aufgabe wird dadurch gelost, dass an oder verbunden mit der Abstützvorrichtung ein Axiallager für den Walzenmantel vorgesehen ist, das bei radialer Belastung auf den Walzenmantel, insbesondere im Bereich des Umfangsabschnitts, ein axiales Spiel für den Wakenmantel freigibt.

[0008] Das axiale Spiel ermöglicht es dem Walzenmantel bei zu hohen Spannungen auszuweichen. An dem Übergang zum konkaven Abschnitt des Mantels, hauptsächlich in der Nähe des Schuhs, wird der Mantel normalerweise hohen Zug- und Scherspannungen ausgesetzt. Mit der Erfindung hat der Mantel nun die Möglichkeit dem Schuh sozusagen „entgegenzukommen", wodurch die Spannungen vermieden werden können.

[0009] Es ist von Vorteil, wenn das axiale Spiel des Walzenmantels nur im Bereich des Umfangsabschnitts freigegeben wird. Das hat zur Folge, dass der Mantel auf dem größten Teil seines Umfangs ohne axiales Spiel sicher in der Abstützvorrichtung geführt ist. Auf diese Weise werden Schwingungen des Mantels bei den hohen Umfangsgeschwindkigkeiten vermieden. 1 /5 österreichisches Patentamt AT12 260U1 2012-02-15 [0010] Vorzugsweise ist der Walzenmantel radial elastisch gelagert. Die Eindellung, die der Mantel im Umfangsbereich des Schuhs erfährt, kann durch eine radialelastische Aufhängung unter Vermeidung auftretender Spannungen und Biegewechselverformungen durch die Krümmung bis zum Rand hin gleichförmig durchgezogen werden.

[0011] Bevorzugt ist der Walzenmantel radial auf einem elastischen Ring gelagert. Ein solcher Ring ist leicht auf dem Kreisumfang einer Abstützvorrichtung zu befestigen. Es sind verschiedene Ausführungsvarianten denkbar, beispielsweise ein Ring aus Gummi oder aus einem mit einem Druckfluid gefüllten Schlauch. Ein solcher Ring kann gleichzeitig die Funktion einer Abdichtung übernehmen. Ein Austritt des hydrostatischen oder hydrodynamischen Druck- und Gleitfluids aus der Walze wird wirkungsvoll vermieden.

[0012] Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass das axiale Spiel über eine radiale Bewegung des Walzenmantels freigegeben wird. Mit einer solchen Funktion wird sichergestellt, dass gerade dort, wo die größten Spannungen aufgrund radial einwirkender Kräfte, beispielweise an einer Gegenwalze, auftreten, auch der Freiraum für den Mantel vergrößert wird.

[0013] Es ist günstig, wenn die Lagerflächen des Axiallagers konisch verlaufen. Auf besonders einfache weise wird nun bewirkt, dass je größer die Eindellung des Mantels in Hinblick auf das radial elastische Radiallager ist, desto größer wird auch das axiale Spiel des Mantels.

[0014] Vorzugsweise ist das Walzenmantelende in einer Nut eines vorzugsweise teilbaren Außenrings aufgenommen. Mittels eines solchen Außenringes mit entsprechender Steifigkeit ist die Abdichtung des Walzeninnenraumes noch einfacher zu realisieren. Die Verbindung zur Abstützvorrichtung ist über eine einfache Schraubenverbindung vornehmbar.

[0015] Es ist günstig, wenn zusätzlich zu dem Walzenmantelende der elastische Ring in der Nut aufgenommen ist. Man schafft dadurch eine Baueinheit für die elastisch gelagerter Mantelaufnahme, die zu Wartungszwecken leicht auswechselbar ist.

[0016] Mit besonderem Vorteil ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung zwischen Mantel und Ring vorgesehen. Beispielsweise greift eine Außenverzahnung des Mantels in eine Innenverzahnung der Außenringnut. Im Bereich des Schuh würde der Mantel durch die Kraft der Gegenwalze radial nach innen gedrückt und aus der Verzahnung ausgeklinkt. In diesem Augenblick ist das axiale Spiel für den Mantel geschaffen, um die Spannungen zu kompensieren. Über den weitaus größten Teil des Wadenumfangs ist durch die Drehmomentübertragungseinrichtung sicher gestellt, dass es nicht zu Verwindungen im Mantel kommt.

[0017] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung(en) näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur einen schematischen Längsschnitt durch ein Walzenende einer erfindungsgemäßen Schuhwalze.

[0018] Die Schuhwalze 1 besitzt einen stationären Träger 2, der in nicht dargestellter aber bekannter Weise in einem Gestell gelagert ist. Auf diesem Träger ist eine Abstützung 3 für einen flexiblen Walzenmantel 4 drehbar über wenigstens ein Lager 5 gelagert. In der Walze stützt sich ein Schuh 6 auf dem Träger 2 ab. Der Schuh 6 wirkt gegen eine gestrichelt angedeutete Gegenwalze 10. Er besitzt dazu eine konkav geformte, der Gegenwalze angepasste Stützfläche 7, mit der er einen Umfangsabschnitt des Mantels 4 gegen die Gegenwalze 10 pressen kann. Die Stützfläche eines Schuhs kann in Walzenumfangsrichtung eine Länge von 30 bis 500 mm haben. Je länger die Stützfläche ist, desto tiefer muss der Walzenmantel 4 im Zentrum ein die konkave Wölbung eintauchen, die der Kontur der Gegenwalze 10 entspricht.

[0019] Um dieser Form besser folgen zu können ist das Walzenmantelende 8 in der Nut 12 eines Außenrings 11 auf einem elastischen Ring 9 abgestützt. Ein solcher Ring ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein mit einem Druckfluid gefüllter Schlauch dargestellt. Durch die von außen wirkende Anlagekraft der Gegenwalze 10 auf den Mantel wird dieser radial nach innen bewegt und der elastische Ring 9 (Schlauch) aus seiner runden Form in eine ovale Form zusammengedrückt. Der elastische Ring 9 gibt also diesem Druck nach und erlaubt dem Mantel 4 der konkaven Form der Stützfläche 7 zu folgen. Selbstverständlich könnte der elastische Ring auch viele andere Querschnittsformen besitzen und beispielsweise anstelle eines druckgefüllten 2/5 österreichisches Patentamt AT 12260 U1 2012-02-15

Schlauches auch aus einem elastomeren Material bestehen. Denkbar sind auch viele auf dem Unfang verteilte einzelne Federn.

[0020] Zusätzlich besitzen Mantel und Außenring zwei axial wirkende Lagerflächen. 13.1, 13.2., die gemeinsam ein Axiallager 13 bilden. Da diese komplementär zueinander konisch geformt sind, wird durch radiale Bewegung des Walzenmantels nach innen ein axiales Spiel 15 eröffnet.

[0021] Aufgrund dieses Spiels werden die Walzenmantelspannungen im Umfangsbereich des Schuhs deutlich reduziert.

[0022] Auf dem weitaus größten Umfangsteil vor und hinter dem Umfangsbereich des Schuhs liegen die axial wirkenden Lagerflächen. 13.1, 13.2 aufeinander und verhindern ein Schlingern des Walzenmantels 4, da hier in axialer Richtung kein Spiel mehr vorhanden ist. Bewusst wird also dafür gesorgt, dass nur im Unfangsbereich des Schuhs das axiale Spiel 15 geschaffen wird.

[0023] Um auch Verwindungen des Mantels zu verhindern und einen gleichmäßigen Rundlauf zu gestatten, ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung 14 vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel ist dazu der Außenring 11 mit einer Innenverzahnung 14.1 und der Mantel mit einer Außenverzahnung 14.2 versehen. Da der Außenring 11 fest mit der Abstützvorrichtung 3 verbunden ist und die Walze über wenigstens eines dieser beiden Bauteile in nicht dargestellter aber bekannter Weise angetrieben wird, wird dieses Antriebsdrehmoment zumindest über den größten Teil des Walzenumfangs auch direkt in den Mantel übertragen. Lediglich im Umfangsbereich des Schuh sind die beiden Verzahnungen voneinander entkoppelt.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Schuhwalze 2 T räger 3 Abstützvorrichtung 4 Mantel 5 Lager 6 Schuh 7 Stützfläche des Schuhs 8 Walzenmantelende 9 Elastischer Ring 10 Gegenwalze 11 Außenring 12 Nut im Außenring 13 Axiallager 13.1 Lagerfläche des Mantels 13.2 Lagerfläche des Außenrings 14 Drehmomentübertragungseinrichtung 14.1 Innenverzahnung 14.2 Außenverzahnung 15 Axiales Spiel 3/5

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT12260U1 2012-02-15 Ansprüche 1. Schuhwalze (1), die einen um einen stationären Träger (2) umlaufenden flexiblen Walzenmantel (4) umfasst, der in seinen beiden axialen Endbereichen jeweils über eine Abstützvorrichtung (3) auf dem Träger (2) der Walze drehbar gelagert ist, sowie mindestens einen eine Stützfläche (7) für die Innenseite des Walzenmantels (4) aufweisenden Schuh (6) umfasst, dessen Wirkrichtung über einen Umfangsabschnitt des Walzenmantels (4) im Wesentlichen gegen ein Gegendruckelement (10) gerichtet ist, mit dem der Walzenmantel (4) eine Kontaktfläche bildet, in der eine Faserstoffbahn behandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an oder verbunden mit der Abstützvorrichtung (3) ein Axiallager (13) für den Walzenmantel (4) vorgesehen ist, das bei radialer Belastung auf den Walzenmantel (4), insbesondere im Bereich des Umfangsabschnitts, ein axiales Spiel (15) für den Walzenmantel (4) freigibt, indem der Walzenmantel (4) radial elastisch gelagert ist.
2. 2. Schuhwalze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Spiel (15) des Walzenmantels (4) nur im Bereich des Umfangsabschnitts freigegeben wird.
3. 3. Schuhwalze gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (4) radial auf einem elastischen Ring (9) gelagert ist.
4. 4. Schuhwalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Spiel (15) über eine radiale Bewegung des Walzenmantels (4) freigegeben wird.
5. 5. Schuhwalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen (13.1, 13.2) des Axiallagers (13) konisch verlaufen.
6. 6. Schuhwalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzenmantelende in einer Nut (12) eines vorzugsweise teilbaren Außenrings (11) aufgenommen ist.
7. 7. Schuhwalze gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Walzenmantelende der elastische Ring (9) in der Nut (12) aufgenommen ist.
8. 8. Schuhwalze gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomentübertragungseinrichtung (14) zwischen Mantel (4) und Ring (9) vorgesehen ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5