AT506500B1 - Belastungselement für eine faserbahnmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Belastungselement einer Faserbahnmaschine, welches wenigstens eine Schmiermittelkammer oder eine Tasche (22) aufweist, wobei die Tasche (22) mit einem Druckmedium durch das Belastungselement (20) entlang einer Kapillarleitung (15) versorgbar ist, um einen Schmiermittelfilm zwischen der Oberfläche eines Gleitelements (5) des Belastungselements (20) und einer Oberfläche, welche an der Oberfläche des Gleitelements in einem Belastungszustand zu liegen kommt, zu bilden und aufrecht zu erhalten. Das Belastungselement (20) weist des weiteren eine zusätzliche Tasche (25) auf, welche in dem Bereich des höchsten Drucks eines Drucks angeordnet ist, welcher zwischen der Oberfläche des Gleitelements (5) und der in der Belastungssituation an demselben zu liegen kommenden Oberfläche auftritt, um die Bildung und die Aufrechterhaltung des Schmierfilms sicherzustellen.

Description

österreichisches Patentamt AT 506 500 B1 2011-03-15

Beschreibung

BELASTUNGSANORDNUNG IN EINER FASERBAHNMASCHINE

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belastungsanordnung in einer Faserbahnmaschine, wie zum Beispiel einer Papier- oder Pappemaschine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Belastungsanordnung in einer Faserbahnmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] In Faserbahnmaschinen ist eine Walzenart, welche Belastungselemente, d. h. Schuhe, verwendet, eine biegungskompensierte Walze, welche Folgendes aufweist: eine stationäre Walzenachse, die mit einer Belastungsausnehmung bzw. -Vertiefung für ein Druckmedium und für eine Belastungsanordnung versehen ist, wie zum Beispiel einen Belastungsschuh oder ein Belastungselement, und einen Walzenmantel, der dafür geeignet ist, um die Walzenachse zu rotieren und der durch die innere Belastungsanordnung belastet wird, welche in der Belastungsausnehmung radial gegen die innere Oberfläche des Walzenmantels belastet wird; wobei die Belastungsanordnung Vertiefungen, d. h. Taschen, aufweist, welche in Richtung der inneren Oberfläche des Walzenmantels offen sind und mit der inneren Oberfläche des Walzenmantels Kammern festlegen, welche mit einem Druckmedium, zum Beispiel Öl, versorgt werden. In den aus dem Stand der Technik bekannten Walzen wird die Zuführung des Druckmediums in die Vertiefungen auf der Oberfläche des Belastungselements durch das Belastungselement dadurch erreicht, dass die gleiche Größe und die gleiche Anzahl von Kapillaren verwendet wird, wodurch jede Tasche des Belastungselements mit derselben Strömungsmenge des Druckmediums versorgt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Anordnung insbesondere in Verbindung mit biegungskompensierten Walzen der Bauart problematisch ist, bei welcher der Walzenmantel aus einem Komposit hergestellt ist, d. h. in Verbindung mit sogenannten Kompo-sitwalzen, weil der Kompositmantel, wenn er benutzt wird, auch größeren Deformationen ausgesetzt sein kann, was dazu führt, dass der Medienfilm zwischen dem Walzenmantel und der Oberfläche des Belastungselements verschwindet.

[0003] Biegungskompensierte Walzen werden üblicherweise als Nipwalzen verwendet. Die aus dem Stand der Technik bekannten, sogenannten Schuhwalzen sind üblicherweise hydraulisch biegungskompensierte, zonengesteuerte Walzen, bei welchen der Mantel von einer nicht rotierenden Mittelachse der Walze mittels einer hydrostatischen Belastungsanordnung, wie zum Beispiel einer Reihe von Belastungsschuhen, gehalten und belastet wird. Die Reihe an Belastungsschuhen ist im Allgemeinen auch in Zonen eingeteilt, welche eine Einstellung des Belastungsdrucks in einer Querrichtung erlaubt, d. h. in einer Richtung quer zu der Laufrichtung der Bahn, d. h. der Maschinenrichtung, und zwar gemäß des Erfordernisses zur Profilierung. Die Einteilung der Zonen bei dieser Art von zonengesteuerten Schuhwalze kann sich auf einzelne Elemente der Belastungsanordnung erstrecken, wobei in diesem Fall die Anzahl an Zonen in der Belastungsanordnung der Walze 60 überschreiten kann -die von dem Anmelder unter den Marken SymCD™ und SymCDS™ vermarkteten Schuhwalzen können als Beispiele genannt werden, oder auf eine Anzahl von Elementen der Belastungsanordnung, wobei in diesem Fall die Walze und die Belastungsanordnung normalerweise acht Zonen beinhaltet - die von dem Anmelder unter den Marken SymZ™ und SymZS™ vermarkteten Schuhwalzen können als Beispiele genannt werden.

[0004] Im Bezug auf den Stand der Technik kann auf die finnische Patentanmeldung 20002739 Bezug genommen werden, welche eine biegungskompensierte Walze beschreibt, bei welcher zur Verbesserung der Profilierbarkeit des Walzenmantels in der Axialrichtung des Walzenmantels, d. h. in der Querrichtung der Maschine, jedes Belastungselement eine Reihe von Profilierkammern aufweist, welche im Wesentlichen an dem Walzenspalt angeordnet sind und wenigstens zwei Vertiefungen oder Profilierkammern für einen Belastungskolben aufweisen, wobei die Kammern durch hervorstehende Zwischenteile, die sich in der Umfangsrichtung, d. h. in der Maschinenrichtung, erstrecken, voneinander getrennt sind und wobei die Kammern separat unter Druck gesetzt werden können. Die Einbeziehung der Möglichkeit des Profilierens in dem 1/7 österreichisches Patentamt AT 506 500 B1 2011-03-15

Belastungselement verkompliziert jedoch die Struktur des Belastungselements und der Walze, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.

[0005] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Belastungsanordnung in einer biegungskompensierten Walze für eine Faserbahnmaschine zu schaffen, bei welcher Anordnung es möglich ist, die oben genannten Probleme zu eliminieren oder zumindest wesentlich zu reduzieren.

[0006] Im Hinblick auf das Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe sowie derjenigen, die später zutage treten, ist die Belastungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben ist.

[0007] Das Belastungselement in der biegungskompensierten Walze in einer Faserbahnmaschine ist mit einer zweiten Tasche in einem Hochdruckbereich versehen, wobei die zweite Tasche mit einem Medium durch das Belastungselement entlang wenigstens einer zweiten Kapillarzufuhrleitung versorgt wird, so dass der Druck in dem Bereich der zweiten Tasche höher ist als in dem Bereich von ersten Taschen und/oder die Strömungsmenge des zu der zweiten Tasche geleiteten Mediums höher ist als die zu den ersten Taschen geleitete. Auf diese Art und Weise macht es die Erfindung möglich, einen Schmiermittelfilm während des Betriebs des Belastungselements sicherzustellen.

[0008] Mit der zweiten Tasche ist in dieser Beschreibung eine Medienkammer oder eine Me-dienzuführung gemeint, welche in dem Belastungselement zusätzlich zu konventionellen Schmiermedienkammern, d.h. die ersten Taschen, angeordnet ist und welche in demjenigen Schuhbereich angeordnet ist, in welchem der Druck am höchsten ist, um die Bildung und Aufrechterhaltung eines Schmiermittelfilms sicherzustellen. Die zweite Tasche ist derart dimensioniert, dass die Dicke des Ölfilms in dem Bereich des Schuhs gleichmäßig bzw. sich linear ändernd gemacht werden kann.

[0009] Das Belastungselement bzw. die Belastungselemente ist bzw. sind in der biegungskompensierten Walze mit einer Extratasche, d.h. einer zweiten Tasche, in dem Bereich des Walzenspalts versehen und die zu dieser zweiten Tasche führenden zweiten Kapillare sind größer dimensioniert (oder die Anzahl der zweiten Kapillare wird erhöht) als die zu derjenigen ersten Tasche führenden ersten Kapillare, die an den Umfangsrändern des Belastungselements angeordnet sind. Daraus ergibt sich, dass die Druckverteilung zwischen dem Belastungselement und dem Walzenmantel sich so ändert, dass sich der höchste Druck unterhalb des Walzenspalts befindet und die Dicke des Medienfilms trotz Deformationen des Walzenmantels ausreichend groß bleibt.

[0010] Nachfolgend wird die Erfindung mit der Hilfe einiger ihrer Ausführungsformen, welche als vorteilhaft angesehen werden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentzeichnungen detaillierter beschrieben, auf deren Details die Erfindung jedoch keinesfalls eng beschränkt sein soll.

[0011] Figur 1 zeigt schematisch eine Dickenverteilung eines Ölfilms.

[0012] Figur 2 zeigt schematisch eine Druckverteilung auf einer Manteloberfläche.

[0013] Figur 3A und 3B sind schematische Ansichten der Erfindung.

[0014] Figur 4 zeigt schematisch ein Beispiel einer Walze, bei welcher die Erfindung angewendet wird, in einer Längsschnittansicht der Walze.

[0015] In den Figuren werden für einander entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wenn nicht anders angegeben.

[0016] Fig. 1 zeigt schematisch einen Vergleich der Dickenverteilung eines Ölfilms, welcher mittels einer Strömungsstruktur-Interaktionanalyse berechnet wurde und einen Beispielfall T gemäß dem Stand der Technik mit einem Beispielfall K gemäß der Erfindung vergleicht. In dem Vergleich ist in dem Beispiel K der Erfindung die Anzahl von Kapillaren in dem Bereich der 2/7 österreichisches Patentamt AT 506 500 B1 2011-03-15 mittleren Kammer doppelt so groß wie diejenige des Beispiels T gemäß dem Stand der Technik. Wie aus den in der Figur dargestellten Ergebnissen der Berechnungsanalyse deutlich wird, wird bei dem Beispiel gemäß der Erfindung ein dickerer Ölfilm für den gesamten Schuhbereich von der Eintrittskante zu der Austrittskante erreicht.

[0017] Fig. 2 zeigt schematisch einen Vergleich der Verteilung des Öldrucks auf der Oberfläche eines Mantels, welche durch eine Strömungsstruktur-Interaktionsanalyse berechnet wurde und einen Beispielfall T gemäß dem Stand der Technik mit einem Beispielfall K gemäß der Erfindung vergleicht. In dem Vergleich ist in dem Beispiel K der Erfindung die Anzahl von Kapillaren in dem Bereich der mittleren Kammer doppelt so groß wie diejenige des Beispiels T gemäß dem Stand der Technik. Wie aus den in der Figur dargestellten Ergebnissen der Berechnungsanalyse deutlich wird, kann der Druck in den Bereichen auf der Seite der Eintritts- und Austrittskanten des Schuhs in dem Beispiel K gemäß der Erfindung größer gemacht werden als in dem Beispiel T gemäß dem Stand der Technik. In dem mittleren Bereich des Schuhs ist der Druck in dem Beispiel K gemäß der Erfindung niedriger als in dem Beispiel T gemäß dem Stand der Technik und somit ist die Druckverteilung auf der Oberfläche des Mantels in dem Beispiel K gemäß der Erfindung in dem gesamten Schuhbereich gleichmäßiger als in dem Beispiel T gemäß dem Stand der Technik.

[0018] Die Figuren 3A-3B sind schematische Ansichten der Belastungsanordnung gemäß der Erfindung für eine biegungskompensierte Walze. Biegungskompensierte Walzen weisen typischerweise eine Querrichtungsreihe von hydraulisch betriebenen Belastungselementen auf, und eine Walze kann mehrere Dutzend Belastungselemente aufweisen, um die Biegung der Walze zu kompensieren und den Walzenmantel gegen eine Gegenwalze zu belasten bzw. zu drücken. Das Belastungselement 20 ist durch einen Belastungskolben 4 und durch ein oder mehrere Gleitelemente 5 gebildet, welche im Wesentlichen einteilig mit dem Belastungskolben verbunden sind. Das Belastungselement 20 kann in Richtung der inneren Oberfläche der Walze 10 mittels eines mit einem hydraulischen Medium erzeugten Drucks belastet werden, um die Gleitfläche des Gleitelements 5 gegen die innere Fläche des Mantels 10 zu bringen. Ein Schmiermittelfilm wird zwischen der Gleitfläche und der inneren Fläche der Walze 10 durch Leiten eines Druckmediums durch das Belastungselement 10 entlang von ersten Kapillaren 15 in auf der Gleitfläche des Gleitelements vorgesehene Vertiefungen 22 erzeugt, wobei die Vertiefungen durch hervorstehende Zwischenteile gebildet sind und mehrere Vertiefungen nacheinander in der Querrichtung vorgesehen sein können. Gemäß der Erfindung ist eine mit einer zweiten Tasche 25 versehene Vertiefung 22 in dem Belastungselement 20 in dem Bereich eines hohen Drucks angeordnet, wobei der zweiten Tasche 25 ein Medium durch das Belastungselement 20 entlang der zweiten Kapillarleitung 14 zugeführt wird, so dass in dem Bereich der zweiten Tasche 25 der Druck höher ist als in dem Bereich von anderen Vertiefungen, d. h. der ersten Taschen 22, und/oder die Strömungsmenge des zu den zweiten Taschen geleiteten Mediums größer als diejenige ist, die zu den ersten Taschen geleitet wird. Die zu dem Bereich der zweiten Tasche 25 führenden zweiten Kapillare 14 sind so dimensioniert, dass die größer sind (oder die Anzahl der zweiten Kapillare 14 wird erhöht) als die zu den an den Rändern des Belastungselements 20 angeordneten ersten Taschen 22 führenden ersten Kapillare 15. Daraus ergibt sich, dass die Druckverteilung zwischen dem Belastungselement 20 und dem Walzenmantel 10 sich derart ändert, dass der höchste Druck unter dem Walzenspalt ist und die Dicke des Medienfilms trotz Deformationen des Walzenmantels ausreichend bleibt. Auf diese Weise macht es die Erfindung möglich, einen Schmiermittelfilm während des Betriebs des Belastungselements 20 sicherzustellen. Die Länge der zweiten Tasche 25 beträgt einerseits 25-35 % der Länge des Schuhs und andererseits 1,5-4 mal die Länge L des Walzenspalts.

[0019] Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht eines Beispiels einer mit Belastungselementen 20 gemäß der Erfindung versehenen biegungskompensierten Walze 30. Die Walze 30 weist eine stationäre Walzenachse 32 und einen drehbar auf der Achse angeordneten und in der Hauptrichtung eine Belastung in der Richtung des Walzenspalts erzeugenden, auf der Walzenachse 32 mittels der Belastungselemente 20 gemäß der Erfindung gehaltenen Walzenmantel 10 auf. Die Belastungselemente 20 sind in der Hauptrichtung der Walzenspaltebene wirksam und 3/7

Claims (4)

1. österreichisches Patentamt AT 506 500 B1 2011-03-15 mittels derselben ist es möglich, die Form des Walzenmantels 10 einzustellen und das axiale Walzenspaltprofil der Walze zu steuern. In Positionen, die in anderen Richtungen angeordnet sind, sind die Struktur und der Betrieb von Belastungselementen 33, welche den Walzenmantel 10 auf der Walzenachse 32 unterstützen, in Übereinstimmung mit durch einen Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten ausgeführt. Die Struktur und der Betrieb von Endflanschen 34 der Walze tragenden Belastungselementen 35 sind auch in Übereinstimmungen mit an sich von einem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten ausgeführt. [0020] Die Erfindung ist oben nur unter Bezugnahme auf einige ihrer vorteilhaften Ausführungsformen beschrieben worden, auf deren Details die Erfindung jedoch keinesfalls eng beschränkt sein soll. Patentansprüche 1. Belastungsanordnung bei einer biegungskompensierten Walze in einer Faserbahnmaschine, wobei die biegungskompensierte Walze eine in Querrichtung angeordnete Reihe von hydraulisch betriebenen Belastungselementen aufweist, um die Biegung der Walze zu kompensieren und die Walze gegen eine Gegenwalze zu belasten, wobei die Belastungseinrichtung ein Belastungselement (20) aufweist, welches an seiner äußeren Oberfläche ein Gleitelement (5), wenigstens eine Schmiermittelkammer oder eine erste sich in den Raum zwischen der äußeren Oberfläche des Gleitelements (5) und der inneren Oberfläche des Mantels (10) der biegungskompensierten Walze öffnende Tasche (22), wobei der ersten Tasche (22) ein Druckmedium durch das Belastungselement (20) entlang einer ersten Kapillarleitung (15) zugeführt wird, um einen Schmiermittelfilm zwischen der Oberfläche des Gleitelements (5) und der inneren Oberfläche des Mantels (10) der biegungskompensierten Walze zu bilden und aufrecht zu erhalten, und wenigstens eine zweite sich in den Raum zwischen der äußeren Oberfläche des Gleitelements (5) und der inneren Oberfläche des Mantels der biegungskompensierten Walze öffnende Tasche (25) aufweist, wobei die zweite Tasche (25) in dem Bereich des höchsten Drucks in einem Walzenspalt angeordnet ist, welcher zwischen der biegungskompensierten Walze und der Gegenwalze in einem Belastungszustand gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungseinrichtung des weiteren zwei zweite Kapillarleitungen (14) aufweist, welche sich durch das Belastungselement (20) zu der wenigstens einen zweiten Tasche (25) erstrecken, um die Bildung und Aufrechterhaltung des Schmiermittelfilms durch den gesamten Bereich des Walzenspalts sicherzustellen.
2. 2. Belastungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der wenigstens einen zweiten Tasche (25) des Belastungselements (20) 25-35 % der Länge des Belastungselements (20) und das 1,5 - 4-fache der Länge des Walzenspalts beträgt.
3. 3. Belastungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in den wenigstens zwei Kapillarleitungen (14) der wenigstens einen zweiten Tasche (25) des Belastungselements (20) höher ist als der Druck in der ersten Kapillarleitung (15) der ersten Tasche (22) des Belastungselements (20).
4. 4. Belastungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmenge in den wenigstens zwei zweiten Kapillarleitungen (14) der wenigstens einen zweiten Tasche (25) des Belastungselements (20) größer ist als die Strömungsmenge in der ersten Kapillarleitung (15) der ersten Tasche (22) des Belastungselements (20). Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7