Walze zum Ausrichten eines über sie laufenden Bandes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze zum Ausrichten eines über sie laufenden Bandes, mit zwei Walzenabschnitten, die einander gegenüberliegend auf je einer Seite der durch die Walzenmitte gehenden Querebene angeordnet sind und deren Rotationsachsen mindestens unter Belastung einander unter einen stumpfen Winkel schneiden.
Die deutschen Patente Nr. 883576, 870782 und 883577 beziehen sich auf selbstzentrierende Walzen, die sich für die meisten Anwendungszwecke eignen.
Bei breiten Bändern, besonders wenn es sich um leichtes Material wie z. B. Papierbänder handelt, besteht eine Neigung des Bandes zur Längsfaltenbildung in der Bandmitte, weil die breite Berührungsfläche zwischen Walze und Band in Form eines flachen V nach der Walzenmitte geneigt ist.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Walze zum Vorwärtsbewegen von breitem leichtem Material unter Vermeiden von Faltenbildung zu schaffen.
Die erfindungsgemässe Walze ist gekennzeichnet durch ein Walzenmittelstück, welches ein Verbindungsglied zwischen den genannten zwei Walzenabschnitten bildet, das Ganze derart, dass die genannten zwei Walzenabschnitte mit dem Walzenmittelstück eine mindestens angenähert kontinuierliche Tragfläche für das Band bilden.
Solche Walzen eignen sich vorteilhaft zur Führung und Lenkung von zu trocknenden Papierbän dem und Folien, welche zu diesem Zweck durch Trocknungsvorrichtungen laufen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Hierin ist:
Fig. 1 eine Ansicht im Schnitt, die eine Ausführungsform der Erfindung unbelastet im Ruhezustand veranschaulicht;
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine geringe Abänderung der Walze nach Fig. 1
Fig. 3 zeigt im Schnitt ähnlich Fig. 1 eine weitere Abwandlung ;
Fig. 4 ist eine Ansicht der Walze mit einem dar über laufenden Band und zeigt in übertriebener Form die Verformung der Walze;
Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Walze mit gebogener Achse;
Fig. 6 veranschaulicht eine Abwandlung der Walze nach Fig. 5
Fig. 7 zeigt im Schnitt eine weitere abgewandelte Walze.
In Fig. 1 ist 2 eine Welle, die auf zwei getrennten Lagern 4 angeordnet ist. Die Welle 2 kann eine Verlängerung 6 über eines der Lager 4 hinaus haben, an welcher die Walze angetrieben werden kann.
Ein Walzenabschnitt 8 ist neben jedem der Lager 4 auf der Welle 2 verkeilt oder sonstwie mit dieser verbunden. Jeder der Walzenabschnitte 8 besteht aus einer Nabe 10, einem Stegteil 12 und einem das laufende Band tragenden Laufkranz 14. Wie die Zeichnung zeigt, sind die beiden Walzenabschnitte 8 einander gegenüberliegend auf je einer Seite der durch die Walzenmitte gehenden Querebene E angeordnet. Ein Walzenmittelstück 16 ist zwischen den seitlichen Walzenteilen 8 vorgesehen und dient als Verbindungsglied zwischen letzteren. Die Walzenabschnitte 8 und das Walzenmittelstück 16 bilden eine mindestens angenähert kontinuierliche, d. h. ununterbrochene Tragfläche für das Band B. Die das Band tragenden Laufkränze 14 können entweder zylindrisch, konisch, leicht konvex oder leicht konkav ausgebildet sein.
Wenn jedoch das Ende mit grossem Durchmesser nahe am freien Rande des Laufkranzes 14 liegt, darf die Verjüngung nur gering sein. Jedenfalls beträgt der Durchmesserunterschied nur wenige hundertstel Millimeter, so dass die tragende Fläche praktisch zylindrisch ist. Die Oberfläche 18 des Tei les 16 kann entweder zylindrisch oder leicht konkav sein. Das nicht gelagerte Ende jedes der Walzenteile 8 weist eine Randpartie 20 mit verringertem Durchmesser auf zur Aufnahme eines eng angepassten versenkten Teiles 22 des Mittelteiles 16. Unter Belastung durch ein laufendes Band bewirken die eng aufliegenden Partien 20 und 22 eine Drehung des Mittelteiles 16 gemeinsam mit den äusseren Teilen 8.
Die Walze nach Fig. 2 ist ähnlich wie diejenige nach Fig. 1 und eignet sich insbesondere für Fälle, in denen die Walze im Verhältnis zu ihrem Durch- messer äusserst lang ist. Entsprechende Teile wie in Fig. 1 sind durch mit einem Strich versehene Bezugszeichen bezeichnet. Die Walze nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass jedes der Walzenteile 8' an seinem inneren Ende mit einem Stegteil 24 versehen ist, der bis auf wenige hundertstel Millimeter sich bis zu der Welle 2' nach innen erstreckt. Das Ende 20' jedes Walzenteiles 8' ist versenkt zur Aufnahme eines Randes 22' geringeren Durchmessers des Walzenteiles 16', was für diese Walzenausführung bevorzugt wird.
Ein weiterer Unterschied zwischen dieser Walze und derjenigen nach Fig. 1 besteht darin, dass der Stegteil 12' nicht am Laufkranz 14' befestigt ist, obwohl bei jeder Walzenausführung der Steigteil 12 mit dem Laufkranz verbunden sein kann oder nicht. Der mittlere, bandtragende Teil 16' kann, wie ersichtlich, zweiteilig ausgeführt sein, mit einer Verbindung 26 dazwischen, oder in einem Stück wie in Fig. 1. Unter Belastung berühren die Stegteile 24 die Welle 2' und bewirken ihr Durchbiegen.
Die Walze nach Fig. 3 besteht aus einer dünnen Welle 28, die in Lagern 30 liegt, einem mittleren Walzenteil 32 und Walzenendteilen 34. Der Teil 32 besteht aus einem zylindrischen Laufkranz 36 und zwei Stegen 38, welche auf der Welle 28 verkeilt oder in sonstiger Weise auf dieser angebracht sind.
Jeder der Walzenteile 34 besteht aus einem zylindrischen Laufkranz 40 und Stegteilen 42, welche auf der Welle 28 verkeilt oder sonstwie auf dieser angebracht sind. Die Arbeitsweise dieser Walze beruht auf der Durchbiegung der Welle 28, welche zu diesem Zweck relativ dünn ausgeführt ist. Die Teile 34 und 32 haben etwa Abstand voneinander, so dass unter dem Einfluss des darüber laufenden Bandes die Teile sich zueinander bewegen können.
Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise der Walze nach Fig. 1, wenn ein Band B von unten um die Walze läuft, und dabei die Walze mit einem Winkel zwischen 90 und 1800 umschliesst.
Wenn die Walze, wie in Fig. 1 dargestellt, nicht belastet ist, sind das Walzenanittelstück 16 und die beiden Walzen abs chnitte 8 zueinander genau koaxial, haben also eine gemeinsame Rotationsachse. Unter Belastung schneiden sich die Rotationsachsen der Walzenabschnitte 8 unter einem stumpfen Winkel.
Wird, wie in Fig. 4 dargestellt, als Folge einer zufällig auftretenden unsymmetrischen Belastung der linke Walzenabschnitt 8 stärker geneigt als der rechte, so treten gegen diese Mitte gerichtete ausrichtende Kräfte auf. Die Grösse dieser ausrichtenden Kräfte hängt vom Neigungswinkel und der Reibung zwischen Band und Walze ab.
Bei einer angenommenen Ausbildung der Walze mit einem Durchmesser gemäss Fig. 4 und einem in der Mitte unterteilten Mittelteil, so dass die beiden Mittelteilhälften unter einer zufällig auftretenden asymmmetrischen Last wie die Endteile 8 gegeneinander geneigt werden können, sind die ausrichtenden Kräfte jeder Mittelteilhälfte gegeneinander gerichtet, wodurch ein zusammengesetzter erhöhter Effekt auftritt, der das Band in einem schmalen Gebiet zusammendrückt und eventuell faltet, in welchem keine der erhöhten ausrichtenden Kräfte übertragen werden.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 wird dieser zusammengesetzte erhöhte Effekt dadurch vermieden, dass der Mittelteil 16 zusammen mit den Endteilen 8 rotiert und taumelt, wenn ein Endteil stärker geneigt ist als der andere. In Fig. 4 ist der linke Endteil 8 stärker geneigt als der rechte, da angenommen wird, dass im umlaufenden Band links aus irgendwelchen zufälligen Gründen ein stärkerer Zug herrscht. Würden keine ausrichtenden Kräfte auftreten, würde das Band unter diesen Umständen nach links wandern. Die grössere Neigung des linken Endteils wird dadurch angedeutet, dass der Spalt 44 grösser als der Spalt 46 ist. Durch die grössere Neigung des linken Endteils 8 bedingt, treten links grössere (nach rechts gerichtete) ausrichtende Kräfte auf als auf der rechten Seite.
Es wird auch noch darauf hingewiesen, dass der Mittelteil 16 leicht nach links geneigt ist, wobei jedoch der Neigungswinkel wesentlich kleiner als derjenige des linken Endteils 8 ist. Auf diese Weise treten im Mittelteil 16 fast keine ausrichtenden Kräfte auf, so dass ein Zusammenschieben und eventuell Falten des Bandes in der Mitte vermieden werden kann.
Damit die Walze richtig arbeiten kann, muss das umlaufende Band B breiter als der Mittelteil 16 sein und mit genügender Fläche auf jedem Endteil 8 aufliegen, damit die ausrichtenden Kräfte erzeugt werden können. Bei der Walze gemäss Fig. 4 ist im Gleichgewichtszustand die Summe der vom linken und rechten Endteil 8 sowie vom Mittelteil 16 ausgeübten ausrichtenden Kräfte Null, wobei das Band genau ausgerichtet um die Walze läuft. Das Gesagte gilt auch für die Walzen gemäss Fig. 2 und 3.
Die obige Erklärung der Wirkungsweise gilt für ideale und gleichbleibende Banddimensionen. In der Praxis ist jedoch das Band selten ideal und gleichförmig ausgebildet, so dass im Betrieb die Bandmitte und die Walzenmitte nicht übereinanderliegen. Die Bandmitte wird je nach der Asymmetrie des Bandes etwas nach links oder rechts gegenüber der Walzenmitte verschoben sein und die Walze wird das Band in dieser Stellung ausgerichtet halten. Das Band wird sich nur unter der Wirkung einer zufällig auftretenden äusseren Kraft aus dieser Stellung verschieben. Eine solche Kraft kann beispielsweise durch Hitze oder Druck hervorgerufen werden. Wenn das der Fall ist, wird eine nach links oder rechts gerichtete resultierende Kraft auftreten, welche das Band in ihrer Richtung verschiebt.
Diese Bewegung dauert so lange, bis wieder ein Gleichgewichtszustand erreicht ist und die resultierende Kraft verschwindet.
Die Walze nach Fig. 5 benutzt eine feststehende gebogene Achse 52, die in Lagern 54 gelagert ist.
Die Achse 52 ist gebogen, so dass sie auch ohne Belastung gegeneinander geneigte Abschnitte aufweist, auf welchen die Walzen abs chnitte drehbar gelagert sind. Ein Teil 56 ist an jedem Ende der Achse 52 vorgesehen und drehbar auf Lagern 58 gelagert. Ein Mittelteil 60 ist zwischen den Endteilen 56 vorgesehen. Die Teile 56 besitzen Randpartien 62 von geringerem Durchmesser zur Aufnahme einer Versenkung 64 des Teiles 60. Ein Stellring 66 ist an jedem Ende der Achse 52 vorgesehen, um die Teile 56 und 60 mit genügend Druck zwischen den Absätzen 62 und 64 zusammenzuhalten, so dass die Teile 56 und 60 gemeinsam rotieren. Die Arbeitsweise dieser Walze entspricht weitgehend derjenigen der Walze nach Fig. 1 und 2, wobei jedoch die Durchbiegung der Walzenachse zum grössten Teil schon vor der Belastung vorhanden ist.
Eine geringe Durchbiegung erfolgt jedoch zusätzlich noch unter der Belastung durch das Band.
Die Walze nach Fig. 6 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 5 und ähnliche Teile sind durch mit Strichen versehene Bezugsziffern bezeichnet. Eine gebogene Achse 52' ist mit einem Mittelteil 68 versehen, welcher parallel zur gewünschten Bahn des über die Walze laufenden Bandes liegt. Der Mittelteil 60' ist auf Lagern 70 auf dem Wellenteil 68 gelagert. Damit die Teile 56' und 60' gemeinsam rotieren können, ragen Zapfen 72 zwischen den Teilen 56' und 60' in Vertiefungen 74 und 76. Die Oberflächen der Teile 56' und 60' sind wie bei den entsprechenden Teilen der Fig. 1 und 2 ausgebildet. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie diejenigen nach Fig. 5.
Diese Walze wird bei extrem hohen Drehzahlen eingesetzt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ruht eine gerade Welle 80' in Lagern 82' und ein zylindrischer mittlerer Walzenteil 84' ist zwischen den Endwalzenteilen 86' gelagert. Jeder der Endteile besitzt zylindrische Laufkranzflächen 88'. Die Innenfläche des Teiles 86' ist mit einer Schulter 90' versehen, an die sich ein Aussenrand eines biegsamen Stegteils 114 anlegt.
Bei jeder Ausführungsform der beschriebenen selbstzentrierenden Walzen kann an den äusseren Enden der Walzenendteile ein Teilstück mit etwas grösserem Durchmesser vorgesehen sein.