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Gegenstand
dieser Erfindung ist eine in einer Papiermaschine einzusetzende
Behandlungsanlage mit einem Balken, an dessen beiden Stirnseitenteilen je
eine Achse und an dieser wiederum eine an der Papiermaschinenkonstruktion
befestigte Lagerung angeordnet ist, die ein Schwenken des Balkens
relativ zur Lagerung und ein Bewegen des Balkens in axialer Richtung
erlaubt, wobei diese Behandlungsanlage weiter wenigstens an einem
Stirnseitenteil des Balkens eine Stützvorrichtung zum Schwenken
des Balkens und eine Oszillationseinrichtung zum Hin- und Herbewegen
des Balkens in axialer Richtung aufweist und die Stützvorrichtung
einen an der Achse fest angeordneten Schwenkarm und ein damit verbundenes
Stellglied umfasst. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende
Behandlungsanlage ohne Stellglied.
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In
Papiermaschinen und anderen eine Materialbahn bildenden Maschinen
kommen zahlreiche Schaber zum Einsatz. Besonders in Verbindung mit Walzen
und Zylindern dient der Schaber dazu, die Papierbahn in den Stofflöser zu befördern. Auch dient
der Schaber zum Reinigen der Oberfläche der Walze bzw. des Zylinders.
Gewöhnlich
wird die zu reinigende Fläche
mit einer Schaberklinge geschabt, die über einen Klingenhalter am
Schaberbalken befestigt ist. Der Balken befindet sich mit seinen
Achsen in Lagerungen, die auch eine Axialbewegung des Balkens erlauben.
Dabei kann dann mit einer dem Schaber zugeordneten Oszillationseinrichtung
eine seitliche Oszillationsbewegung des Balkens bewirkt und so die
Reinigungsleistung und die Betriebszuverlässigkeit der Schaberklinge
erhöht
werden. Wenigstens an einem Ende des Balkens ist an der Achse außerdem eine
Stützvorrichtung
vorhanden, mit der durch Betätigung
ihres Stellgliedes der Schaber in die gewünschte Stellung geschwenkt
werden kann. Zusätzlich
zu der Schwenkfunktion hat die Stützvorrichtung auch die Aufgabe,
den Schaber in der eingestellten Stellung zu halten.
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Im
finnischen Gebrauchsmuster Nr. 3718 ist ein Schaber beschrieben,
bei dem als Stellglied der Stützvorrichtung
ein einfacher Hydraulikzylinder eingesetzt werden kann. Der Hydraulikzylinder
ist mit einem zur Stützvorrichtung
gehörenden
Schwenkarm gekoppelt, der wiederum mit der Achse verbunden ist.
Zwischen Schwenkarm und Achse ist eine Zahnverbindung angeordnet,
die eine Oszillationsbewegung ermöglicht, gleichzeitig aber auch
die Schwenkbewegung vermittelt. Mit anderen Worten, der Schwenkarm
verharrt an der Stelle während
sich die Achse bewegt. Eine solche Zahnverbindung ist jedoch arbeitsaufwendig
und teuer in der Herstellung. Außerdem benötigt die beschriebene Stützvorrichtung
viel Platz, vor allem in Vertikalrichtung. Auch hat die Zahnverbindung
auf jeden Fall eine erhebliche Baugröße, so dass an ihren Eingriffsflächen erhebliche
Reibungskräfte
auftreten, wodurch sich die Leistungsaufnahme der Oszillationseinrichtung
erhöht. Außerdem ist
ein Schwenken des Balkens zum Beispiel in Wartungsstellung unmöglich.
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Schaber
werden auch beim Streichen und ohne balkenschwenkendes Stellglied
eingesetzt. Dabei wird der Balken fest in die gewünschte Stellung gebracht,
und das Schwenken der Schaberklinge erfolgt mit Belastungsschläuchen, die
am Klingenhalter angeordnet sind. Beim Stand der Technik wird der
am Balken angeordnete Schwenkarm über eine Spannschraube an der
Lagerung oder allgemein an der Papiermaschinenkonstruktion abgestützt. Dabei
bewirkt dann die Oszillationsbewegung des Balkens Pendelung/Schwingung
der Spannschraube, was wiederum zu Verdrehung am Balken führt. In
der Praxis hat der Balken eine ständige Drehbewegung, was zu
ungleichmäßiger Abnutzung
der Schaberklinge führt. Desgleichen
variiert die von der Schaberklinge verursachte Reibungskraft und
damit auch der durch das Schaben bedingte Widerstand. Zum Beispiel
sind in den Zylindergruppen der Trockenpartie der Papiermaschine
mehrere Schaber vorhanden, und die Wirkung des Widerstandes fällt deutlich
ins Gewicht wenn die Widerstandsspitzen mehrerer Einzelschaber zeitlich
zusammenfallen. Der Lauf der ganzen Papiermaschine wird dann ruckartig,
was sich nachteilig auf die Produktion auswirkt und zu Bahnabrissen
führt.
Durch den ruckartigen Lauf werden auch die Getriebe und die diese
antreibenden Elektromotoren beansprucht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine neuartige in der Papiermaschine einzusetzende,
einen Balken umfassende Behandlungsanlage zu schaffen, die sich
in der Herstellung und im Betrieb vorteilhafter als die bisherigen
gestaltet, und die einen größeren Öffnungswinkel
als bisher hat. Weiter soll mit dieser Erfindung eine Behandlungsanlage
geschaffen werden, die frei von den Mängeln des Stands der Technik ist.
Die kennzeichnenden Merkmale der Behandlungsanlagen gemäß dieser
Erfindung gehen aus den Patentansprüchen 1 und 8 hervor. Bei der
erfindungsgemäßen Behandlungsanlage
weist die Stützvorrichtung
eine neuartige Konstruktion auf, die sowohl Schwenk- als auch Axialbewegung
des Balkens ermöglicht.
Trotzdem können
die Stützvorrichtung und
ihr eventuelles Stellglied stabil befestigt werden ohne dass schädliche Biegebeanspruchungen
auftreten. Die Konstruktion lässt
sich auch leicht in bereits vorhandene Behandlungsanlagen nachträglich einbauen.
Außerdem
benötigt
die Konstruktion nur wenig Platz. Die Anwendung der Stützvorrichtung
ist unabhängig
von dem eingesetzten Schaber oder der eingesetzten Oszillationseinrichtung.
Durch eine einfache Konstruktion wird dabei die sonst von der Oszillation
verursachte hin- und hergehende Verdrehbewegung des Balkens vermieden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen einige Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind, im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1a die Prinzipzeichnung
des erfindungsgemäßen Schabers
in Maschinenrichtung von vorn betrachtet;
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1b das Stirnseitenteil der
erfindungsgemäßen Behandlungsanlage
in axonometrischer Darstellung;
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2a das Stirnseitenteil der
erfindungsgemäßen Behandlungsanlage
von oben betrachtet;
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2b das Stirnseitenteil aus 2a seitliche betrachtet
und als Schnitt A-A;
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3a das Stützvorrichtungsteil
von 2b in ausgebautem
Zustand;
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3b eine andere Ausgestaltung
des Teils aus 2b;
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3c das Gegenstück zum Teil
von 3b in ausgebautem
Zustand;
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4a eine Variante des Stützvorrichtungs-Teils
aus 3a in Verbindung
mit dem Balken;
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4b einen Schnitt B-B nach 4a;
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5a eine andere Ausgestaltung
des Stirnseitenteils der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage seitlich
betrachtet;
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5b das Stirnseitenteil aus 5a von oben betrachtet;
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6a die Arme der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage
in der einen Endposition der Oszillationsbewegung;
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6b die Arme aus 6a in der anderen Endposition
der Oszillationsbewegung.
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In 1a ist als erfindungsgemäße Behandlungsanlage
ein Schaber 10 in Verbindung mit einer Walze 11 gezeigt.
Die Oberfläche
der Walze 11 wird mit der in den Klingenhalter 12' eingesetzten
Schaberklinge 13 geschabt, die in diesem Fall schräg nach oben
gerichtet ist. Der Klingenhalter 12' ist am Balken 12 des
Schabers 10 befestigt. Durch den Balken erhält der Schaber
eine ausreichende Steifigkeit und braucht so lediglich an seinen
Enden abgestützt
zu werden. Statt eines Balkens kann auch irgendeine andere ausreichend
starre Konstruktion eingesetzt werden. An den Enden des Balkens 12 sind über Flansche 14 Achsen 15 befestigt,
die über
Lagerungen 16 an der Konstruktion der Papiermaschine abgestützt sind.
Wie bekannt, handelt es sich bei diesen Lagerungen um Spezialkonstruktionen,
die sowohl ein Schwenken des Balkens um die Lagerung als auch ein
Bewegen des Balkens in axialer Richtung erlauben. In 1a ist an dem einen Ende
der Achslinie außerdem
eine Oszillationseinrichtung 17 vorhanden, deren Konstruktion
an sich bekannt ist und deshalb hier nicht näher erörtert wird. Mit dieser Oszillatinseinrichtung 16 wird
der Balken 12 in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzt,
was in 1a durch einen
zweispitzigen Pfeil dargestellt ist. Die Amplitude der Oszillationseinrichtung
beträgt
typisch 10–20
mm.
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Weiter
gehört
zu dem Schaber 10 wenigstens an dem einen Ende des Balkens 12 eine
Stützvorrichtung 18.
In 1a ist an beiden
Enden des Schabers 10 je eine Stützvorrichtung 18 vorhanden. Mit
der Stützvorrichtung
wird der Balken in die gewünschte
Stellung geschwenkt, kann aber damit auch belastet werden. Allgemein
umfasst die Stützvorrichtung 18 einen
fest an der Achse 15 angebrachten Schwenkarm 19 und
damit verbunden ein Stellglied 20. In 2a und 2b ist
das Stirnseitenteil der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage im Einzelnen
dargestellt. Gemäß der Erfindung
ist nun überraschend
in Verbindung mit der Lagerung 16 ein Hilfsarm 21 angeordnet.
Dieser Hilfsarm 21 ist um die Lagerung in radialer Richtung
frei beweglich und in axialer Richtung verriegelt. Mit anderen Worten,
der Hilfsarm kann geschwenkt werden, bleibt aber in axialer Richtung
an seiner Stelle. Weiter ist zwischen dem Schwenkarm 19 und
dem Hilfsarm 21 eine Kopplung 22 angeordnet. Diese
Kopplung 22 lässt eine
axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 relativ zum Hilfsarm 21 ohne
radiale Verdrehung des Schwenkarmes 19 zu. Der am Balken 12 befestigte Schwenkarm 19 kann
sich also in axialer Richtung bewegen. Die Kopplung 22 vermittelt
außerdem
die Stützkraft
vom Stellglied 20, das zwischen der Lagerung 16 und
dem Hilfsarm 21 angeordnet ist. Mit der gezeigten Lösung bleibt
die Oszillationsbewegung eine reine Linearbewegung, so dass sich
die Schaberklinge gleichmäßig abnutzt
und eine gleichmäßig bleibende
Klingenbelastung gewährleistet
ist.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen ist
das Stellglied in 2a nicht
gezeigt, wohl aber der an der Lagerung 16 befestigte Stützarm 23 als
Schnitt. Das Stellglied 20 kann von herkömmlicher
Art sein und wird zwischen dem Stützarm 23 und dem Hilfsarm 21 befestigt.
Allgemein gesagt ist der Hilfsarm 21 in radialer Richtung
frei beweglich im Wesentlichen um die gleiche Drehachse wie die
Achse 15 gelagert. In 2b umfasst
der Hilfsarm 21 einen Ring 24, der in passender
Weise gelagert wird. Überflüssige Belastungen
können
weiter dadurch vermieden werden, dass man das Stellglied 20 in
axialer Richtung im Wesentlichen bei der Kopplung 22 anordnet.
Dabei erfolgt dann die Kraftübertragung
vom Stellglied direkt vom Hilfsarm über die Kopplung auf den Schwenkarm.
Die Bewegung des Hilfsarmes 21 ist in 2b durch einen zweispitzigen Pfeil angegeben.
In 2b ist das Stellglied 20 in
unmittelbarer Nähe
der Kopplung 22 befestigt. Die Stellglied-Befestigungsstelle
kann auch an einer anderen Stelle des Ringes liegen, wobei das Stellglied
dann freier platzierbar ist.
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Um
eine axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 zu ermöglichen,
hat die Kopplung 22 aus Wälzlagern 25 oder aus
Gleitlagern 26 bestehende Elemente. Gewöhnlich ist das zum Wälzlager 25 gehörende Wälzelement 27 am
Schwenkarm 19 oder am Hilfsarm 21 angeordnet.
Dabei sind dann für
das Wälzelement 27 entsprechend
am Hilfsarm 21 beziehungsweise am Schwenkarm 19 axial
gerichtete Gegenflächen 28 ausgebildet.
In 2a ist das Wälzelement 27 am
Schwenkarm 19 angeordnet, es könnte aber ebenso gut am Hilfsarm 21 angeordnet
werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist
in 2a nur eine Gegenfläche 28 gezeigt.
In 2b hingegen sind beide
Gegenflächen
gezeigt, wobei die Kopplung in beiden Richtungen wirkt. Bei der
gezeigten Ausführungsform
besteht das Wälzelement 27 aus
einer Rolle 29, die in einem von Blechteilen 30 gebildeten Element 31 abrollt.
Zur Kraftübertragung
ist die Rolle 29 tangential gestellt. Mit anderen Worten,
die Rolle 29 ist an einer in Richtung des Radius des Hilfsarmes 21 verlaufenden
Achse gelagert.
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In 3a ist der Schwenkarm 19 von 2b in ausgebautem Zustand
gezeigt. Der Schwenkarm 19 hat außerdem ein aus einer Rolle 29 bestehendes Wälzelement 27.
Bei Bedarf werden zwischen Kopplung und Schwenkarm passende Regelulierelemente eingefügt, die
dazu dienen, die verschiedenen Teile in die richtige gegenseitige
Position zu bringen. Allgemein ist das zum Gleitlager 26 gehörende Gleitelement 44 am
Schwenkarm 19 oder am Hilfsarm 21 angeordnet.
Dabei sind dann für
das Gleitelement 44 am Hilfsarm 21 beziehungsweise
am Schwenkarm 19 entsprechend axiale Gegenflächen 28 ausgebildet.
Mit der dargestellten Gleitlagerung erzielt man leicht eine spielfreie
Kopplung. Das Gleitelement 44 besteht hier aus einem zylindrischen
Zapfen 32, dem am Hilfsarm 21 eine entsprechende
zylindrische Öffnung 33 zugeordnet
ist. Diese Lösung
ist zwar einfach, erlaubt aber einen geringeren Winkelunterschied
zwischen Schwenkarm und Hilfsarm als die in 3a gezeigte Rolle 29.
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Auch
das Wälzlager
lässt sich
spielfrei gestalten indem man es, wie in 4a gezeigt, mit wenigstens zwei Wälzelemente 27 ausstattet.
Dabei kann dann durch Regulierung der Position der Wälzelemente
relativ zur Gegenflächen
das Spiel beseitigt werden. In 4b ist
eine Lösung
zur Regulierung der Position der Wälzelemente gezeigt. Die Rollen 29 haben
hier exzentrisch angeordnete Achsen 34, so dass sich ihre
Position durch Drehen der Achse 34 regulieren lässt. Zum
Schluss wird die Achse verriegelt.
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In 5a und 5b ist eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage
gezeigt. Hier ist nun die Achse 15 über einen Zwischenarm 35 am
Balken 12 abgestützt.
Der Schwenkarm 19 wird nun von der Kombination aus den
Wangen 37, dem Balken 12 und dem Zwischenarm 35 gebildet.
Auch bei dieser Ausführungsform
ist der Hilfsarm 21 um die gleiche Drehachse wie die Achse 15 gelagert.
In 5b ist die Kopplung 22 zu sehen,
die aus dem Gleitlager 26 besteht. Funktionell gleichen
Teilen sind wieder die gleichen Bezugszahlen zugeordnet. Bevorzugt
ist der zylindrische Gelenkzapfen 36 am Hilfsarm 21 befestigt,
wobei dann die Gegenflächen
des Gleitlagers 26 an den am Balken 12 befestigten
Wangen 37 ausgebildet sind. Auf diese Weise werden ausreichend
große
und beständige
Gleitflächen
erzielt. Auch bei dieser Ausführungsform
kann ein herkömmliches
Stellglied 20 eingesetzt werden, das an dem die Lagerung 16 tragenden
Querbalken 38 abgestützt
ist.
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Es
gibt auch Behandlungsanlagen, in denen sich die oben beschriebenen
Stellglieder erübrigen. Bei
diesen Anlagen wird der Balken in einer bestimmten Stellung fest
eingebaut. Für
Belastungs- und Stellzwecke sind dann am Klingenhalter besondere Belastungselemente
vorhanden. Der Balken wird also mittels eines am Stirnseitenteil
angeordneten Stützelements
in einer bestimmten Stellung befestigt. Gemäß der Erfindung besteht dieses
Stützelement aus
einem in Verbindung mit der Lagerung 16 angeordneten Hilfsarm 21.
Der Hilfsarm 21 verläuft
nun überraschend
in gleicher Richtung wie der Schwenkarm 19 und ist zur
Lagerung 16 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung
verriegelbar. Außerdem ist
zwischen dem Schwenkarm 19 und dem Hilfsarm 21 eine
Kopplung 22 vorhanden, die eine axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 relativ
zum Hilfsarm 21 ohne radiale Verdrehung des Schwenkarms 19 zulässt. Dabei
kann sich der Schwenkarm in axialer Richtung zusammen mit dem Balken
frei bewegen. In 1b ist
die stellgliedfreie Ausführungsform
gezeigt, bei der die Kopplung 22 von zwei funktionalen Gelenken 39 gebildet
wird. In den Gelenken 39 verlaufen die Drehachsen der Gelenkpunkte
parallel zueinander, so dass eine Parallelverschiebung der Arme,
die außerdem
fast reibungslos erfolgt, möglich ist.
Bevorzugt sind die funktionalen Gelenke 39 als ein einziges
Doppelgelenk 40 konzipiert, wobei dann Parallelität der Drehachsen
sicher gewährleistet
ist. Außerdem
wird das Doppelgelenk 40 bevorzugt über Regulierelemente 41 am
Hilfsarm 21 und/oder am Schwenkarm 19 befestigt.
In 1b ist ein einfaches Regulierelement 41 gezeigt,
das aus Langösenelementen 42 besteht.
Dabei kann das mit zwei Schrauben zu befestigende Doppelgelenk 40 in
seiner Stellung zum Schwenkarm 19 verändert werden. Die eigentliche
Positionierung des Balkens 12 erfolgt durch Veränderung
der Befestigung des Hilfsarmes 21 an der Lagerung 16.
Zu diesem Zweck hat der Hilfsarm 21 in dichter Folge Bohrungen 43.
Die Genauigkeit der Regulierung lässt sich durch Anbringen zusätzlicher
Bohrungen auch am Schwenkarm erhöhen.
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In 6a und 6b sind der Schwenkarm 19 und
der Hilfsarm 21, miteinander verbunden durch ein Doppelgelenk 40,
dargestellt. In der Praxis verharrt der Hilfsarm ständig an
der Stelle während
sich der Schwenkarm axial bewegt. Das Doppelgelenk 40 ermöglicht diese
Bewegung und vermittelt gleichzeitig die' Stützkraft
vom Hilfsarm auf den Schwenkarm. Das Doppelgelenk ist in hohem Grade
wartungsfrei und hält
verschiedensten Betriebsbedingungen stand. Es eignet sich somit
gut zum Einsatz unter schwierigen Bedingungen wie sie in der Papiermaschine
herrschen. Die Kopplung kann außerdem
axiale Bewegung des Schwenkarmes ermöglichende Elemente enthalten,
die, wie in den oben beschriebenen mit Stellglied versehenen Ausführungsformen der
Behandlungsanlage, aus Wälzlagern
oder aus Gleitlagern bestehen.
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Die
erfindungsgemäße Behandlungsanlage und
besonders die dazugehörige,
Axialbewegung ermöglichende
Kopplung sind einfach im Bau und zuverlässig im Betrieb. Die Kopplung
kann auf mehrere verschiedene Weise verwirklicht werden, so dass sich
für jede
Behandlungsanlage die passende Kopplung findet. Auch benötigt die
Kopplung nur wenig Platz, und die auftretenden Reibungskräfte sind geringfügig. Außerdem lässt sich
die Kopplung leicht auch spielfrei gestalten, wodurch die Schwingungsprobleme
beim Balken eliminiert werden.