-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen des Gleitlagerdruckes in einer mit stationärem Mantel versehenen durchbiegungskompensierten Walze.
-
In Papier- und Kartonmaschinen werden gewöhnlich durchbiegungskompensierte (DK) Walzen benutzt, die aus einer stationären Trägerkonstruktion und einem um diese drehbar angeordneten rohrförmigen Mantel gebildet werden, der an seinen Enden mit Endlagern auf der Trägerkonstruktion gelagert ist. Zwischen Mantel und Trägerkonstruktion sind außerdem an der Innenseite des Mantels in radialer Richtung wirkende und sich an der Trägerkonstruktion abstützende hydraulisch belastete Belastungselemente angebracht, mit denen das Mantelprofil in axialer Richtung geregelt werden kann. Die zur Regelung des Mantelprofils zu verwendende Belastungselementenreihe befindet sich auf dem Pressenspaltniveau und mit diesen Belastungselementen wird die Durchbiegung der DK-Walze oder der Gegenwalze kompensiert derart, dass die in der Pressenspaltebene auf die Bahn wirkende Kraft über die ganze Axialrichtung des Mantels gleich ist. Zur Effektivierung der Profilierung können in der DK-Walze zusätzlich vom Spalt aus betrachtet auf der entgegengesetzten Seite der Trägerkonstruktion sogenannte eine Gegenzone bildende Belastungselemente verwendet werden. Die Belastungselemente der Gegenzone können in einer Reihe angeordnet werden, wobei die Reihe in der Spaltebene liegt oder in zwei Reihen angeordnet werden, wobei die Reihen symmetrisch zu beiden Seiten der Spaltebene liegen. Mit den Belastungselementen der Gegenzone kann auch der Mantel mit einer gewünschten Kraft belastet werden, wobei die Form des Mantels sich in der gewünschten Weise profiliert.
-
DK-Walzen können in Walzen mit beweglichem Mantel und Walzen mit stationärem Mantel eingeteilt werden. Unter DK-Walzen mit beweglichem Mantel sind hier Walzen zu verstehen, bei denen die Endlager in radialer Richtung, d. h. gewöhnlich in der Spaltebene auf die Trägerkonstruktion bezogen versetzt werden können, wobei auch der Mantel mit den Endlagern in der Spaltebene versetzt wird. Das Versetzen der Endlager wird gewöhnlich so durchgeführt, dass zwischen den Endlagern und der Trägerkonstruktion in Spaltebene wirkende Druckräume vorgesehen sind. Durch Einleitung von Druckmedium in diese Druckräume können die Endlager in der Spaltebene versetzt werden. Durch dieses Versetzen der Endlager in Bezug auf die Trägerkonstruktion können das Öffnen und Schließen des Spaltes sowie die Teilbelastung und Entlastung der DK-Walze gegenüber der Gegenwalze ausgeführt werden.
-
Unter DK-Walzen mit stationärem Mantel sind Walzen zu verstehen, bei denen der Mantel in Bezug auf die Trägerkonstruktion jedenfalls nicht in bemerkenswertem Masse in radialer Richtung versetzt wird. Bei den DK-Walzen mit stationärem Mantel erfolgt das Öffnen und Schließen des Spaltes sowie das Belasten und Entlasten der DK-Walze gegen die Gegenwalze über an der Trägerkonstruktion der DK-Walze abgestützte hydraulisch belastete Belastungsarme. Bei DK-Walzen mit stationärem Mantel können als Endlager mechanische Wälzlager oder hydraulische Gleitlager verwendet werden. Bei einer mit Wälzlagern ausgerüsteten Walze mit stationärem Mantel sind die Endlager in radialer Richtung an der Trägerkonstruktion verriegelt und der Mantel ist in radialer Richtung an den Endlagern verriegelt. Bei einer mit hydraulischen Gleitlagern versehenen Walze mit stationärem Mantel kann der Mantel sich aufgrund der Lagerungsart in radialer Richtung etwas bewegen.
-
Bei den Walzen mit beweglichem Mantel und stationärem Mantel können als Endlager zwischen Mantel und Trägerkonstruktion Wälzlager oder Gleitlager verwendet werden.
-
Die vorliegende Erfindung kann in mit hydraulischen Gleitlagern ausgerüsteten DK-Walzen mit stationärem Mantel ausgeführt werden, deren Gleitlagerung im wesentlichen stoßfrei ausgeführt ist.
-
In dem
FI-Patent 76870 (Kleinewefers GmbH) wird eine DK-Walze mit stationärem Mantel vorgestellt, bei der der Mantel an den Enden mit Wälzlagern an der Trägerkonstruktion gelagert ist. Im Bereich der Wälzlager sind Geber angeordnet, deren Messwerte die Belastung der Endlager in der Spaltebene angeben. Mit einer Regelungsvorrichtung werden die in die Belastungsschuhe der Belastungszone und in die Belastungsschuhe der Gegenzone zu speisenden Drücke in Abhängigkeit von den im Betrieb gemessenen und/oder im voraus bestimmten Parametern sowie von den Messwerten der Geber geregelt derart, dass die Belastung der Endlager in Spaltebene annähernd null ist.
-
Anstelle der über im Bereich der Wälzlager angeordnete Geber erfolgenden direkten Lagerkraftmessung können die auf die Wälzlager wirkenden Kräfte auch indirekt bestimmt werden. Das kann durch Messen der auf die Stützpunkte der Trägerkonstruktion der Gegenwalze wirkenden Kräfte, der auf die Stützpunkte der Trägerkonstruktion der DK-Walze und der durch Belastungsmittel auf den Mantel der DK-Walze wirkenden Kräfte erfolgen. Aufgrund dieser Kräfte werden die auf die Wälzlager der DK-Walze wirkenden Kräfte berechnet. In Belastungspunkten, in denen Kräfte durch hydraulische Belastungsmittel erzeugt werden, werden die Drücke der hydraulischen Belastungsmittel gemessen und werden aufgrund von diesen und aufgrund der Flächen der Druckkammern der Kolben der hydraulischen Belastungsmittel die auf die Belastungsmittel wirkenden Kräfte berechnet. In den Berechnungen werden außerdem die in den Stützpunkten wirkenden Massen und die an den einzelnen Stellen wirkenden Reibungsfaktoren berücksichtigt. Eine mit diesem Verfahren berechnete Lagerkraft ist naturgemäß ungenau.
-
Im
FI-Patent 79177 der Anmelderin wird eine mit Wälzlagern ausgerüstete durchbiegungskompensierte Walze mit beweglichem Mantel vorgestellt. Bei dieser ist der Mantel an beiden Enden an der Trägerkonstruktion mit Wälzlagern gelagert, die auf Ringteilen angebracht sind. Zwischen den Ringteilen und der Trägerkonstruktion sind hydraulische Belastungselemente untergebracht. Mit den Belastungselementen kann der Mantel zum Öffnen und Schließen hinsichtlich der Trägerkonstruktion versetzt werden. Mit den Belastungselementen kann der Mantel auch gegenüber der Gegenwalze belastet werden.
-
In DK-Walzen mit beweglichem Mantel, bei denen das auf Wälzlagern beruhende Versetzen der Endlager mit in die Druckkammern zwischen Lagern und Trägerkonstruktion zu führendem Hydraulikdruckmedium erfolgt, kann der Druck des in die betreffenden Druckkammern zu führenden Druckmediums gemessen werden. Ein bestimmtes Spaltprofil setzt die Anwendung einer bestimmten Lagerkraft voraus, wobei der dieser Kraft entsprechende Druck unter dem Lager zu halten ist. Die Lagerkraft wird durch die auf die Lager wirkenden Flächen der Druckräume bestimmt.
-
Im Stand der Technik nach
DE 199 83 348 T5 ist eine durchbiegungskompensierte Walze offenbart, bei der die Enden des Mantels der Walze an der Trägerkonstruktion durch Endlager gelagert sind. Die Endlager nach diesem Stand der Technik können mechanische Rollenlager oder Gleitlager sein. Ferner sind die Endlager so angeordnet, dass der Mantel in der radialen Richtung bewegbar ist.
-
Im Stand der Technik nach
DE 297 01 922 U1 ist eine durchbiegungskompensierte Walze offenbart, bei der hydraulische Belastungsvorrichtungen zwischen dem Mantel und der Trägerkonstruktion vorgesehen sind. Im Stand der Technik nach
DE 695 24 524 T2 ist eine Walze dargestellt, bei der der Mantel mit hydraulischen Gleitlagern an der stationären Trägerkonstruktion am Ende des Mantels gestützt ist. Schließlich ist im Stand der Technik nach
DE 25 55 677 A1 eine Walze offenbart, deren Mantel mit Belastungsvorrichtungen an der stationären Trägerkonstruktion gestützt ist. Bei diesem Stand der Technik sind die Lager am Ende des Mantels zwischen dem Mantel und der Trägerkonstruktion Rollenlager.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Verfügung zu stellen, womit ausreichend genaue Daten über die auf die Gleitlager einer gleitgelagerten Walze mit stationärem Mantel wirkenden Drücke ermittelt werden können, aufgrund welcher die auf die Gleitlager wirkenden Kräfte berechnet werden können.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Messen eines Gleitlagerdrucks in einer mit stationärem Mantel versehenen durchbiegungskompensierten Walze mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ausreichend genaue Daten über die auf die Gleitlager einer gleitlagergelagerten Walze mit stationärem Mantel wirkenden Drücke ermittelt, aufgrund welcher die auf die Gleitlager wirkenden Kräfte berechnet werden können.
-
Die Gleitlagerung der DK-Walze weist in der Spaltebene in entgegengesetzter Richtung wirkende Hauptlagerelemente und quer zur Spaltebene wirkende seitliche Lagerelemente auf. Unmittelbar unter dem zum Spalt gerichteten ersten Hauptlagerelement, d. h. steuernden Hauptlagerelement, ist ein erstes Regelventil untergebracht, das aufgrund der auf die Hauptlagerelemente wirkenden Belastung das Druckmedium unter den Hauptlagerelementen aufteilt. In das Hauptlagerelement, auf welches die zum jeweiligen Zeitpunkt größere Belastung wirkt, wird ein größerer Durchfluss und Druck gespeist und in das gegenüber liegende Hauptlagerelement wird dementsprechend ein kleinerer Durchfluss und Druck gespeist. Die Steuerung der seitlichen Lagerelemente erfolgt in entsprechender Weise mit einem zweiten Regelventil. Die Regelventile müssen direkt unter dem zu steuernden Lagerelement angebracht sein, damit deren Ansprechzeit auf äußere Belastung möglichst kurz wird.
-
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht begrenzt werden soll.
-
In 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch ein Ende einer mit Gleitlagern ausgerüsteten durchbiegungskompensierten Walze mit stationärem Mantel oberhalb der Mittellinie gezeigt.
-
In 2 ist ein schematischer Querschnitt durch das Ende der in 1 gezeigten. Walze im Bereich des hydraulischen Gleitlagers gezeigt.
-
In 3 ist als schematischer Querschnitt eine zur Druckmessung der Gleitlager gehörende Anordnung der Messrohre gezeigt.
-
In 4 ist als schematischer Längsschnitt eine zur Druckmessung der Gleitlager gehörende Anordnung der Messrohre gezeigt.
-
In 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch ein Ende einer mit Gleitlagern 13 ausgerüsteten durchbiegungskompensierten Walze 10 mit stationärem Mantel oberhalb der Mittellinie X-X gezeigt. Die Walze 10 weist eine stationäre Trägerkonstruktion 11 und einen um diese rotierenden Mantel 12 auf. Der Mantel 12 ist an seinen Enden über hydraulische Gleitlager 13 an der Trägerkonstruktion 11 abgestützt. Zwischen den hydraulischen Gleitlagern 13 ist der Mantel 12 zusätzlich an der Spaltebene über hydraulische Belastungsmittel 14 an der Trägerkonstruktion 11 abgestützt. Das Walzenende ist durch ein Endstück 15 geschlossen, das in axialer Richtung mit Stützelementen 16 an der Trägerkonstruktion 11 abgestützt ist. Die axiale Abstützung kann auch nur an einem Ende der Walze ausgeführt werden, wobei zu beiden Seiten des Endstücks 15 der Walze in axialer Richtung Stützelemente 16 angebracht sind. Zu jedem Belastungsmittel 14 führt hier ein eigener Druckmediumkanal 20, wobei jedes Belastungsmittel 14 individuell regelbar ist. Die Belastungsmittel 14 können auch in Gruppen gegliedert werden derart, dass ein Druckmediumspeisekanal 20 sich innerhalb der Walze auf mehrere Belastungsmittel 14 aufteilt, wobei jede Gruppe eine Regelungszone bildet. Die Gruppe kann im Extremfall auch über den ganzen Spalt reichen, wobei die Walze nur eine Zone und einen Speisekanal 20 aufweist. Die Regelventile der zu den Belastungsmitteln 14 führenden Druckmediumkanäle 20 können in einer separaten außerhalb der Walze vorgesehenen Regelventileinheit (nicht dargestellt) untergebracht sein oder sie können am Endstück der Walzenwelle befestigt sein. Das Regelventil 22 in dem zu den Gleitlagern 13 führenden Druckmediumspeisekanal 21 befindet sich dagegen in unmittelbarer Nähe der Gleitlager 13.
-
Das in 2 gezeigte hydraulische Endlager wird aus in Hauptbelastungsrichtung bzw. in Richtung der Spaltebene A-A in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Hauptlagerelementen 13a, 13b und aus quer zur Spaltebene A-A in entgegengesetzten Richtungen wirkenden seitlichen Lagerelementen 13c, 13d gebildet. Mit den Hauptlagerelementen 13a, 13b wird die Lage des Mantels 12 in der Spaltebene A-A geregelt. Mit den seitlichen Lagerelementen 13c, 13d wird der Mantel 12 in Querrichtung zur Spaltebene A-A in seiner richtigen Lage gehalten. Mit den Hauptlagerelementen 13a, 13b und den Seitenlagerelementen 13c, 13d werden auch Schwingungen in Richtung der Spaltebene A-A und dementsprechend in Querrichtung gedämpft. Das in der Spaltebene A-A in Richtung des Spaltes wirkende erste Hauptlagerelement 13a ist ein sogenanntes steuerndes Lagerelement und das in entgegengesetzter Richtung wirkende zweite Hauptlagerelement 13b ist ein sogenanntes Sklavenlagerelement. Das in Querrichtung wirkende erste seitliche Lagerelement 13c ist in entsprechender Weise ein steuerndes Lagerelement und das in entgegengesetzter Richtung wirkende zweite seitliche Lagerelement 13d ist ein Sklavenlagerelement.
-
Die Speisung des Druckmediums in die Lagerelemente 13a, 13b, 13c, 13d erfolgt in der Weise, dass durch die erste Speiseleitung 21a Druckmedium in das erste Regelventil 22a gespeist wird, das sich unmittelbar unter dem ersten Hauptlagerelement 13a befindet. Das erste Regelventil 22a verteilt das Druckmedium in das erste Hauptlagerelement 13a und das gegenüber liegende zweite Hauptlagerelement 13b. Das Druckmedium wird außerdem durch eine zweite Speiseleitung 21b in das zweite, hinter dem ersten seitlichen Lagerelement 13c befindliche Regelventil 22b gespeist, das das Druckmedium in das erste seitliche Lagerelement 13c und das gegenüber liegende zweite seitliche Lagerelement 13d speist. Die Regelventile 22a, 22b verteilen das Druckmedium derart, dass unabhängig von der äußeren auf die Walze wirkenden Belastung zwischen den entgegengesetzten Lagerelementen 13a, 13b, 13c, 13d Kraftgleichgewicht entsteht, wobei der Mantel 12 hinsichtlich des Lagergehäuses in der gewünschten Lage bleibt.
-
Wenn auf die Walze z. B. in Richtung des Spaltes auf das erste Hauptlagerelement 13a eine Belastung wirkt, steigert das erste Regelventil 22a den Druck und den Durchfluss des in das erste Hauptlagerelement 13a gehenden Druckmediums und verringert dementsprechend den Druck und Durchfluss des in das zweite Hauptlagerelement 13b gehenden Druckmediums, wobei der Mantel 12 auf das Lagergehäuse bezogen seine Lage beibehält.
-
Bei der in 3 und 4 gezeigten Anordnung ist an einem Ende der Walze das in einem in der Trägerkonstruktion 11 ausgebildeten Kanal 31 in die Walze geführte Messkanalsystem 30 zu sehen. Das Messkanalsystem weist hier neun Messkanäle 30 auf, die im Inneren der Walze an die jeweils zu messende Stelle angeschlossen sind. In jedem Gleitlager am Ende der Walze sind vier Lagerdrücke, von denen Messdaten gewünscht werden, und zusätzlich wird ein Messkanal z. B. zum Messen des in der Walze herrschenden Druckes benutzt. Jeder Messkanal ist in der Walze an einen Druckraum zwischen dem Lagerelement 13a, 13b, 13c, 13d und dem mit dem Lagerelement verbundenen Regelventil 22a, 22b angeschlossen, wobei durch den Messkanal die ganze Zeit der in der unter dem Kolben des Lagerelements vorhandenen Druckkammer herrschende Druck gemessen werden kann. Aus 2 ist der zu dem ersten Lagerelement 13a gehörende Messpunkt M1, der zu dem zweiten Hauptlagerelement 13b gehörende Messpunkt M2, der zu dem ersten seitlichen Lagerelement 13c gehörende Messpunkt M3 und der zu dem zweiten seitlichen Lagerelement 13d gehörende Messpunkt M4 ersichtlich.
-
Das Messkanalsystem wird durch eine an der Stirnseite der Walze befestigte Flanschkonstruktion 40 aus der Walze geführt. Die Messkanäle sind abgedichtet an der Flanschkonstruktion 40 befestigt und die Flanschkonstruktion ist abgedichtet an der Walzenträgerkonstruktion befestigt, damit der in der Walze möglicherweise herrschende Überdruck und das Druckmedium nicht austreten können. An der Außenseite der Walze können die Messkanäle 30 an auf einer geeigneten Unterlage befestigte Messanschlüsse angeschlossen werden. An das andere Ende des Messanschlusses können wiederum zu Messgebern führende Kanäle (nicht dargestellt) angeschlossen werden.
-
Das Messkanalsystem 30 kann aus einzelnen Messkanälen gebildet werden, die ausgeführt sind, in dem Raum zwischen der Trägerkonstruktion 11 und dem Mantel 12 oder in einem in der Trägerkonstruktion 11 ausgebildeten Raum zu verlaufen. Die Messkanäle oder Teile von ihnen können auch als in der Trägerkonstruktion 11 ausgeführte Bohrungen ausgeführt sein.
-
Mit der erfindungsgemäßen Messanordnung kann der Druck jedes Gleitlagerelements der an beiden Enden der Walze vorhandenen Gleitlager gemessen werden, aufgrund dessen die auf das betreffende Lagerelement wirkende Kraft berechnet werden kann. Die Lagerkräfte können zum Regeln der auf den Spalt wirkenden Kräfte auf ein gewünschtes Niveau verwendet werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit und Regelbarkeit des Spaltprofils auf das gleiche Niveau gebracht wie bei gleitlagergelagerten Walzen mit beweglichem Mantel.
-
Die gemessenen Lagerkräfte können auch zur Fehlerdiagnostik genutzt werden. Wenn die auf die Gleitlager wirkenden Kräfte zusätzlich in herkömmlicher Weise indirekt aus anderen auf den Spalt wirkenden Kräften berechnet werden, steht eine direkt gemessene Lagerkraft und eine indirekt berechnete Lagerkraft zur Verfügung. Damit kann die Kalibrierung der bei der Berechnung einzusetzenden Parameter derart erfolgen, dass die indirekt berechneten Lagerkräfte den direkt gemessenen Lagerkräften entsprechen.
-
Wenn die direkt gemessene und indirekt berechnete kalibrierte Lagerkraft sich danach als Funktion der Zeit untereinander verändern, kann daraus gefolgt werden, dass in irgendeinem auf den Spalt wirkenden Ventil oder Messgeber ein Fehler oder Kalibrierbedarf vorliegt.
-
Wenn wiederum das Dickenprofil einer kalandrierten Bahn sich schnell zu verschlechtern beginnt, ohne dass die Lagerkraft sich ändert, liegt der Fehler wahrscheinlich im Dickenprofil der zugeführten Bahn, d. h. vor dem Kalander. Aufgrund der Lagerkraftmessung kann auch der Zustand der Walzen beurteilt werden. Die sich auf die Drehzahl der DK-Walze synchronisierenden Lagerdruckabweichungen sind ein offensichtliches Zeichen für Fehler, Unrundheit, Bananenförmigkeit, fehlerhaft werdende Beschichtung oder z. B. auf der Walzenoberfläche angesammelten Schmutz der DK-Walze oder Gegenwalze. Die Druckmessung und die Druckschwingungen können neben anderen Messdaten z. B. zur Vorbeugung gegen ernsthaftere Walzenschäden oder z. B. das Ablösen der Beschichtung verwendet werden. In einer Situation, in der die Messung der Lagerkraft einen Schaden indiziert, kann der Spalt geöffnet werden, um ernstere Schäden zu vermeiden.
-
Bei den dargestellten Ausführungsformen befindet sich in Spaltebene A-A in beiden Richtungen ein Hauptlagerelement 13a, 13b, aber jedes Lagerelement 13a, 13b kann natürlich z. B. aus zwei Teillagerelementen gebildet werden. Die Teillagerelemente befinden sich dabei symmetrisch zu beiden Seiten der Spaltebene A-A.
