CH659297A5

CH659297A5 - Hydrostatisch gelagerte walze.

Info

Publication number: CH659297A5
Application number: CH6986/82A
Authority: CH
Inventors: Richard Rauf; Josef Dr Pav; Klaus Schoell
Original assignee: Kleinewefers Gmbh
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1987-01-15
Also published as: FI70627B; SE8207196L; IT1157979B; SE451491B; DE3151001C2; SE451491C; GB2112086B; JPS6052240B2; IT8268500A0; GB2112086A; US4514887A; IT8254102V0; JPS58115192A; FI824275L; SE8207196D0; DE3151001A1; FI824275A0; FI70627C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatisch gelagerte Walze, bei der mindestens ein Lagerelement, das eine mit Lagertaschen versehene Lagerfläche hat und durch mindestens einen Druckgeber belastet ist, eine zylindrische Walzenfläche abstützt und eine kontinuierlich arbeitende Druckmittel-Fördervorrichtung über eine Druckregelvorrichtung mit dem Druckraum des Druckgebers und dieser über eine Drosselstelle mit mindestens einer Lagertasche verbunden ist.

Eine solche Walze eignet sich insbesondere als Druckbehandlungswalze, z.B. als Kalanderwalze.

Eine bekannte Walze dieser Art (DE-OS 2 942 002) besitzt einen hohlen Walzenmantel, der von einem drehfesten Träger durchsetzt ist. Dem Innenumfang des Walzenmantels sind die mit Lagertaschen versehenen Lagerflächen von axial versetzten Lagerelementen zugeordnet. Jedes Lagerelement wird durch mindestens zwei Druckgeber belastet, deren Druckraum durch einen im Lagerelement ausgebildeten Zylinder und einen am Träger angebrachten Kolben mit einer Kolbendichtung begrenzt ist. Kanäle zwischen Druckraum und Lagertasche bilden jeweils eine Drosselstelle. Sowohl den Druckgebern eines Lagerelementes als auch den Druckgebern axial versetzter Lagerelemente können unterschiedliche Drücke zugeführt werden, um einen Durchbiegungsausgleich und eine Querkraftkompensation zu schaffen.

Wenn eine hydrostatisch gelagerte Walze dieser Art Fehler aufweist, wie Unwuchten, Form- und Lageabweichungen über ihre Länge oder sonstige Verformungen der rotierenden, gelagerten Teile, mögen sie von Anfang an vorhanden sein oder erst während des Betriebes auftreten, z.B.

durch thermische Ausdehnungen, kommt es zu stoss- und schlagartigen Beanspruchungen oder Schwingungen. Dieses Problem ist besonders gravierend bei Druckbehandlungswalzen, bei denen zwei oder, wie bei zahlreichen Kalandern, eine grössere Zahl von Walzen zusammenwirken. Hierbei können nämlich Fehler an anderen Walzen oder Inhomogenitäten der Produktionsware, besonders in deren Massenverteilung, stoss- oder schwingungserregende Einflüsse auf die hydrostatisch gelagerte Walze nehmen. Infolgedessen kommt es zu unkontrollierten Bewegungen der Teile der hydrostatischen Lager, die bis zum Anlaufen der zusammenwirkenden Flächen von Lagerelement und Walze führen können. Ausserdem werden hierbei die Dichtungen an den Kolben der Druckgeber in Mitleidenschaft gezogen. Es ergibt sich daher ein erhöhter Vërschleiss, der bis zur Beeinträchtigung der Funktion der hydrostatischen Lager führen kannn. Auch die Oberfläche der Walzen selbst und die Qualität der Produktionsware werden hierdurch beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatisch gelagerte Walze der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der stoss-, schlag- oder schwingungsbedingte Bewegungen der Walze keinen nachteiligen Einfluss auf das hydrostatisch Lager haben und sogar in ihrem Ausmass verringert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Druckraum zumindest während des Betriebs der Fördervorrichtung mit einem zwischen Druckraum und Druckregelvorrichtung angeschlossenen elastisch wirkenden Druckspeicher verbunden ist und dass die Leitung zwischen Druckspeicher und Druckraum einen geringeren Strömungswider-stand hat als die Leitung zwischen Druckregelvorrichtung und Druckraum.

Durch die Verwendung des elastisch wirkenden Druckspeichers kann das Lagerelement unter Aufrechterhaltung des Drucks eine gewisse Ausweichbewegung durchführen, wenn sich die Lagerfläche der Walze dem Lagerelement zu stark nähert. Hierbei kommt es nicht zu einer Kontaktierung der Gleitfläche, weil die Druckflüssigkeit wegen der Drosseln in den Lagertaschen festgehalten wird. Das Lagerelement selbst kann verhältnismässig rasch ausweichen, weil Druckflüssigkeit aus dem Druckraum ohne weiteres vom Druckspeicher aufgenommen wird. Andererseits kann das Lagerelement unter dem Einfluss des Druckspeichers der Lagerfläche der Walze unter Aufrechterhaltung des Lagerdrucks folgen, wenn sich die Walze in entgegengesetzter Richtung bewegt. Die Arbeit der Druckregelvorrichtung wird durch das Vorhandensein des Druckspeichers nicht beeinträchtigt, da dieser sich automatisch auf denjenigen Druck auflädt, der durch die Druckregelvorrichtung für den Druckgeber vorgesehen ist.

Der hydraulische Strömungswiderstand zwischen Druckspeicher und Druckraum sollte möglichst gering sein, muss aber auf jeden Fall geringer sein als der Strömungswiderstand zwischen Druckregelvorrichtung und Druckraum, damit Druckspeicher und Druckraum unmittelbar zusammenwirken können. Die Leitung kann daher eine geringere Länge und/oder einen grösseren Querschnitt haben. Der Druckspeicher kann insbesondere dicht neben der Walze angeordnet werden. Infolgedessen spürt der Istwertfühler der Druckregelvorrichtung die von der Bewegung der Walze hervorgerufenen Druckschwankungen in der Zuleitung nicht oder nur in einem unschädlichen Masse. Denn diese Druckschwankungen werden wegen des geringen Strömungswiderstandes in der Verbindungsleitung zwischen Druckraum und Druckspeicher rasch ausgegelichen, und sie werden wegen des höheren Strömungswiderstandes, also der Drosselwirkung, in dem der Druckregelvorrichtung folgenden Leitungsabschnitt gar nicht bis zum Istwertfühler geleitet. Infol2

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gedessen kann die Druckregelvorrichtung normal arbeiten, auch wenn das Lagerelement durch erheblich stoss-, schlag-oder schwingungsbedingte Bewegungen belastet wird.

Insgesamt werden daher die Instabilitäten, Schwingungen, Schläge und sonstigen unerwünschten Bewegungen der Walze, die zu Druckspitzen und Instabilitäten des hydrostatischen Lagersystems führen, ausgeschaltet oder wesentlich elastisch gedämpft. Dies trägt zur Verbesserung der Laufeigenschaften der Maschinenteile bei und zur Schonung der Walzenoberfläche. Insbesondere werden elastische Bezüge nicht mehr durch harte Druckspitzen belastet. Durch das elastische Nachgeben der Lagerelemente werden auch Beschädigungen oder Zerstörungen elastischer Walzen, die aus einer thermischen Belastung resultieren und zur Durchmesserver-grösserung führen, beseitigt. Darüber hinaus sind auch die im hydraulischen System auftretenden Schwingungen, Druckstösse und Schläge weitaus geringer. Infolgedessen werden die Dichtungen an den Kolben der Druckgeber vor harten Druckspitzen und daher vor übermässigem Ver-schleiss geschützt. Es ergibt sich eine Erhöhung der Lebensdauer um ein Vielfaches.

Zwar ist es bei hydrostatischen Lagern für rotierende Körper bereits bekannt (DE-AS 2 837 346), einen hydropneu-matischen Druckspeicher vorzusehen. Dieser ist aber über ein eine Drosselstelle bildendes Konstantströmungsventil und ein im Normalbetrieb geschlossenes Rückschlagventil mit dem Eingang eines hydrostatischen Lagerblocks verbunden. Dieser Druckspeicher dient dazu, beim Ausfall der Förderpumpen noch so lange Druckmittel zum Lager zu liefern, bis der gelagerte Rotationskörper bis zum Stillstand abgebremst worden ist.

Wenn das Lagerelement durch mindestens zwei Druckgeber belastet ist, deren Druckräumen Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist, sollten die Druckräume je mit einem zugehörigen Druckspeicher verbunden sein. Auf diese Weise wid die Querkraftkompensation, die mit den unterschiedlich belastbaren Druckräumen bewirkt werden soll, nicht beeinträchtigt.

Vorteilhaft ist die Verwendung eines hydropneumatischen Druckspeichers. Geeignet ist aber auch ein durch eine mechanische Feder belasteter Druckspeicher.

In vielen Fällen empfiehlt es sich, den Druckspeicher aus mehreren parallel geschalteten Speicherelementen bestehen zu lassen, die in der Höhe des Vorspanndrucks gestaffelt sind. Auf diese Weise kann man eine relativ grosse Wirksamkeitsbreite erreichen, wie sie erforderlich ist, wenn die Druckregelvorrichtung in einem verhältnismässig grossen Druckbereich arbeitet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch das hydrostatische Lager der Fig. 1 bei einer praktischen Ausführungsform und

Fig. 3 die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 wirken zwei Druckbehandlungswalzen 1 und 2 zusammen. Diese bilden einen Spalt 3, durch welchen ein Bahnmaterial, z.B. Papier, hindurchgeführt und durch den Walzendruck behandelt wird. Die Walze 1 weist einen Walzenmantel 4 auf, deren Hohlraum 5 von einem ständerfesten Träger 6 duchsetzt wird. Ein hydrostatisches Lager 7 weist ein Lagerelement 8 auf, das mit seiner Lagerfläche 9 am Innenumfang 10 des Walzenmantels 4 anliegt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines solchen hydrostatischen

Lagers, wie es an sich bekannt ist. Das Lagerelement 8 wird durch zwei Druckgeber 11 und 1 la mit seiner Lagerfläche 9 nach oben gedrückt. Der Druckgeber 11 weist einen am Träger 6 bestigten Kolben 12 auf, der zusammen mit einem Zylinder 13 im Lagerelement 8 einen Druckraum 14 begrenzt. Dieser ist über einen Eingangskanal 15 mit einer Zuleitung 16 und über einen Ausgangskanal 17 mit einer Lagertasche 18 in der Lagerfläche 9 verbunden. Der Druckgeber IIa weist einen am Träger 6 befestigten Kolben 19 auf, der zusammen mit einem Zylinder 20 im Lagerelement 8 einen Druckraum 21 bildet. Dieser ist über einen Eingangskanal 22 mit einer Zuleitung 23 und über einen Ausgangskanal 24 mit einer Lagertasche 25 in der Lagerfläche 9 verbunden. Die Anordnung ist symmetrisch zu einer Mittelachse 26.

In Fig. 1 sind die beiden Zuleitungen 16 und 23 zu einer durch den Träger 6 nach aussen geführten gemeinsamen Zuleitung 27 verbunden. Eine kontinuierlich arbeitende Förderpumpe 28 fördert Druckflüssigkeit über eine Leitung 29 zu einer Druckregelvorrichtung 30, die den Druck im weiteren Leitungsabschnitt 31 auf einen Wert regelt, der mittels einer Stellvorrichtung 32 vorgegeben ist. Diese Stellvorrichtung kann von Hand eingestellt, ferngesteuert oder über einen Regelkreis in Abhängigkeit von Betriebsdaten der Walze oder der Produktionsware verstellt werden. Am Punkt 33 ist eine weitere Leitung 34 angeschlossen, an der ein elastisch wirkender Druckspeicher 35, bestehend aus zwei hydropneumatischen Druckspeicherelementen 36 und 37 angeschlossen ist. Die Leitung 34 ist gegenüber der Leitung 31 kurz und hat einen grösseren Querschnitt. Auch die Leitungen 16, 23 und 27 sind so kurz wie möglich und mit dem grösstmöglichen Querschnitt ausgeführt. Infolgedessen kann man davon ausgehen, dass zwischen den Druckräumen 14 und 21 sowie dem Druckspeicher 35 höchstens unbedeutende Strömungsverluste auftreten.

Die Druckspeicherelemente 36 und 37, die in unbelastetem Zustand in der Höhe des Vorspanndrucks gestaffelt sind, werden mit Hilfe der Pumpe 28 soweit mit Druckmittel gefüllt, dass die in ihnen enthaltenen Gasfeder bis auf den gewünschten Druck komprimiert ist, der dem Ausgangsdruck der Druckregelvorrichtung 30 entspricht. Der eingeregelte Druck herrscht auch in den Druckräumen 14 und 21 der Druckgeber 11 und 1 la. Es strömt fortlaufend Druckmittel über die Ausgangskanäle 17 bzw. 24 in die Lagertaschen 18 bzw. 25 und von dort über einen sich zwischen der Lagerfläche 9 und der Umfangsfläche 10 bildenden Spalt nach aussen. Erfährt nun der Walzenmantel 4 im Bereich des hydrostatischen Lagers 7 einen Stoss, der ihn nach unten drückt, oder hat er eine einwärts gerichtete Formabweichung, so trifft er nicht auf die Lagerfläche 9 auf, weil das Lagerelement 8 nach unten ausweichen kann. Das dabei aus den Druckräumen 14 und 21 verdrängte Druckmittel wird vom Druckspeicher 35 elastisch aufgenommen. Da hierbei der Druck praktisch nicht verändert wird, bleibt die volle Lagerkraft erhalten. In gleicher Weise kann das Lagerelement nach obera folgen, wenn der Walzenmantel 2 durch einen äusseren Stoss nach oben bewegt werden sollte. Hierbei werden die Druckräume 14 und 21 unter Aufrechterhaltung des Lagerdrucks vom Druckspeicher 35 aufgefüllt. Da der Lagerdruck erhalten bleibt, ist auch die Rückkehrbewegung der Walze 2 nach unten gedämpft, so dass eine Schwingungserregung vermieden wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Aufbau der Druckwalzen 1 und 2 sowie des hydrostatischen Lagers 7 unverändert. Die zu den beiden Druckgebern führenden Zuleitungen 16 und 22 sind jedoch jeweils mit einer eigenen Leitung 127 und 227, einer eigenen Druckregelvorrichtung 130 und 230 sowie eigenen Druckspeichern 135 und 235 ver-

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sehen. Lediglich die Pumpe 128 ist gemeinsam. Auf diese Weise können die Druckspeicher angewendet werden, ohne dass die Vorteile verloren gehen, welche durch die getrennte Druckregelung für die Druckräume 14 und 21 erzielt werden.

Wenn nur ein Druckgeber vorhanden ist, genügt ein Anschluss der Druckspeicher gemäss Fig. 1. Wenn mehr als zwei Druckgeber vorhanden sind, kann man sie gemeinsam an eine Leitung 27 anschliessen und einen Druckspeicher 35 vorsehen. Man kann aber auch, wie in Fig. 3, getrennte Leitungen und Druckspeicher anordnen. Schliesslich ist es auch s möglich, für jede Druckregelvorrichtung mit zugehörigem Druckspeicher und Druckgebern eine eigene Förderpumpe vorzusehen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Hydrostatisch gelagerte Walze, bei der mindestens ein Lagerelement, das eine mit Lagertaschen versehene Lagerfläche hat und durch mindestens einen Druckgeber belastet ist, eine zylindrische Walzenfläche abstützt und eine kontinuierlich arbeitende Druckmittel-Fördervorrichtung über eine Druckregelvorrichtung mit dem Druckraum des Druckgebers und dieser über eine Drosselstelle mit mindestens einer Lagertasche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (14,21) zumindest während des Betriebs der Fördervorrichtung (28 ; 128) mit einem zwischen Druckraum und Druckregelvorrichtung (30; 130,230) angeschlossenen elastisch wirkenden Druckspeicher (35 ; 135,235) verbunden ist und dass die Leitung (16,23,27,34) zwischen Druckspeicher und Druckraum einen geringeren Strömungswiderstand hat als die Leitung (16,23,27,31) zwischen Druckregelvorrichtung und Druckraum.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (35 ; 135,235) unmittelbar mit dem Druckraum (14,21) verbunden ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Lagerelement durch mindestens zwei Druckgeber belastet ist, deren Druckräumen Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckräume (14,21) je mit einem zugehörigen Druckspeicher (135, 235) verbunden sind.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydropneumatischer Druckspeicher (35 ; 135,235) verwendet ist.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (35) aus mehreren parallel geschalteten Speicherelementen (36,37) besteht, die in der Höhe des Vorspanndrucks gestaffelt sind.