DE102004030702B3

DE102004030702B3 - Zylinder für bahnförmiges Material verarbeitende Maschinen

Info

Publication number: DE102004030702B3
Application number: DE102004030702A
Authority: DE
Inventors: Michael Thiemicke
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Officine Meccaniche Giovanni Cerutti SpA
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-06-26
Also published as: WO2006000516A1; CN100491124C; EP1758739B1; ATE482824T1; DE502005010309D1; EP1758739A1; US20080254960A1; CN1878673A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für bahnförmiges Material verarbeitende Maschinen, insbesondere Biegepresseur für Tiefdruckmaschinen mit einer drehfest gelagerten Achse und einer auf dieser über mehrere Lager drehbar gelagertem Mantel, auf welchen eine Hülse aufziehbar ist, wobei zwischen der Achse und dem Mantel ein sich abschnittsweise in axialer Richtung erstreckender Schmiermittelraum und ein sich abschnittsweise in axialer Richtung erstreckender Druckgasraum mit Austrittsöffnung am Mantel vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für bahnförmiges Material verarbeitende Maschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Grundaufbau eines solchen Zylinders, der vorzugsweise in Tiefdruckmaschinen eingesetzt wird, kann beispielsweise der EP 0 047 435 B1 entnommen werden. In dieser Druckschrift ist auch die prinzipielle Anordnung des Presseurs in einer Tiefdruckmaschine beschrieben. Ebenso werden Möglichkeiten dargestellt, die eine Verbiegung des Presseurs zur Anpassung an die Biegelinie des gegenüberliegenden Druckzylinders gestatten. Eine besondere Schwierigkeit bisher bekannter Bauformen besteht darin, die Lager und bewegten Teile des Presseurs effektiv zu schmieren und gegebenenfalls zu kühlen und gleichzeitig geeignete Mittel für das Aufziehen unterschiedlicher Hülsen auf den Mantel des Presseurs bereit zu stellen.

Aus der EP 0 179 363 B1 ist ein Zylinder für bahnförmiges Material verarbeitende Maschinen bekannt, der eine drehfest gelagerte Spindel und einen rohrförmigen Mantel umfasst, welcher drehbar auf der Spindel gelagert ist. Der Mantel des Presseurs ist beispielsweise aus Stahl hergestellt und trägt eine Hülse (auch Sleeve genannt) aus gummiartigem Material. Bei hohen Druckgeschwindigkeiten, die eine hohe Rotationszahl des Zylinders zur Folge haben, kommt es durch die geleistete Walkarbeit zu einer erheblichen Erwärmung der Hülse. Um die dabei entstehende Wärme effizient abzuführen, verwendet der in diesem Dokument beschriebene Zylinder einen Wärmetauscher, der in den Zylinder integriert ist. Dies führt allerdings zu einem komplizierten und wartungsintensiven Aufbau des Zylinders. Die besonderen Probleme einer gleichzeitig effizienten Schmierung der bewegten Teile des Zylinders können durch den integrierten Wärmetauscher nicht gelöst werden.

In der WO 01/85454 A1 ist ein Zylinder gezeigt, in welchem ein Schmiermittel- und Kühlkreislauf ausgebildet ist. Für eine effektive Schmierung aller beweglichen Elemente und die gleichzeitige Kühlung wird eine Fluidströmung innerhalb des Zylinders, insbesondere in dem Raum zwischen einem feststehenden Träger und dem rohrförmigen Mantel erzeugt. Die Abdichtung des Strömungsbereiches bereitet allerdings bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und bei einer gegebenenfalls gewünschten Verbiegung des Zylinders weiterhin Schwierigkeiten. Außerdem gibt diese Gestaltung keine Lösung dafür an, auf welche Weise das Wechseln der auf den Mantel des Zylinders aufzubringenden Hülse erleichtert bzw. unterstützt werden kann. Die herkömmliche Nutzung einer durch Druckluft erzeugten Gleitschicht scheidet aus, da der vorgesehene Schmiermittelkreislauf das Ausströmen der Druckluft durch den Mantel des Zylinders nicht mehr gestattet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder für bahnförmiges Material verarbeitende Maschine zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei diesem Zylinder sowohl eine effektive Schmierung der bewegten Bauteile als auch ein leichtes Wechseln der Hülsen (Sleeve) unter Einsatz von Druckluft möglich ist.

Durch die benachbarte Anordnung von zwei Dichtringen, deren Dichtränder voneinander abgewandt und damit einerseits dem Schmiermittelraum und andererseits dem Druckgasraum zugewandt sind, wird eine verbesserte Abdichtung zwischen diesen unterschiedliche Medien führenden Räumen erzielt. Dadurch ist sichergestellt, dass kein Schmiermittel über den Druckgasraum verloren geht und auch nicht mit dem Druckgas aus dem Zylinder austreten kann. Die beiden Dichtringe können aus unterschiedlichen Materialen bestehen und unterschiedliche Formen aufweisen, wodurch sie an das jeweils in dem abzudichtenden Raum enthaltende Medium optimal angepasst werden können.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Druckgasraum über eine zumindest teilweise in der Achse verlaufende Druckgasbohrung mit Druckgas, insbesondere Druckluft, versorgt werden kann. An der stirnseitigen Mündung der Druckgasbohrung in der Achse kann in diesem Fall besonders einfach eine Druckgasversorgungsleitung angeschlossen werden. Ausgehend von der Druckgasbohrung können mehrere Versorgungsbohrungen zum Druckgasraum geführt werden.

Für eine effiziente Schmierung der Lager und eine gleichzeitige Kühlung des Zylindermantels ist es vorteilhaft, wenn das Schmiermittel, z. B. Öl, während der Drehung des Mantels zu einer gezielten Strömung veranlasst wird. Dadurch kann die durch die Walkarbeit entstehende Wärme schnell von der Innenseite des Mantels abgeführt werden. Außerdem kann die Strömung bevorzugt durch die einzelnen Lager verlaufen, welche zwischen der Achse und dem Mantel angeordnet sind, um auch dort optimale Schmierbedingungen zu gewährleisten. Da die einzelnen Lager eine in axialer Richtung verlaufende freie Schmiermittelströmung behindern, muss das Schmiermittel gezielt in Achsrichtung beschleunigt und nach dem Durchlaufen eines solchen Lagers auch auf die Startseite zurückgeführt werden. Dafür ist es vorteilhaft, einen Schmiermittelkanal durch die Achse hindurch zu führen, der schräg zur Achsrichtung verläuft und dessen Enden in durch das zu schmierende Lager getrennten Bereichen des Schmiermittelraums liegen.

Um das Schmiermittel gezielt zu beschleunigen, damit es durch ein rotierendes Lager (insbesondere kommen Wälzlager zum Einsatz) hindurchtreten kann, wird vorzugsweise ein schräggestellter Ölabweiser in der Nähe der Innenfläche des Mantels angeordnet. Bei der Drehung des Mantels schält dieser erste Ölabweiser das an der Innenfläche des Mantels anhaftende Öl ab und beschleunigt es in Achsrichtung. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn ein zweiter Ölabweiser vorgesehen ist, der nach einem durchströmten Lager die in Achsrichtung verlaufende Schmiermittelströmung im Wesentlichen in eine radiale Richtung umleitet, einerseits um den Schmiermittelkreislauf zu schließen und andererseits um den auf den schmiermittelseitigen Dichtring wirkenden Öldruck zu minimieren. Der zweite Ölabweiser wird dazu vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des schmiermittelseitigen Dichtrings angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine geschnittene Übersichtsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zylinders, wobei nur einzelne Abschnitte des Zylinders gezeichnet sind;
2 eine geschnittene Detaildarstellung von zwei Abschnitten des Zylinders, wobei die gewählte Schnittebene ebenfalls achsparallel aber senkrecht zu der in 1 angewendeten Schnittebene verläuft.
Wie aus der Längsschnittdarstellung in 1 ersichtlich ist, umfasst ein Presseur bzw. Zylinder eine einstückig oder auch mehrstückig ausgebildete Achse 01, die mit einem Ende in einem Festlager und mit dem anderen Ende in einem Loslager (nicht gezeigt) drehfest gelagert ist. Die Druckmaschine ist vorzugsweise eine Tiefdruckmaschine, in welcher der Presseur als Gegendruckzylinder eines Formzylinders zum Bedrucken eines Druckstoffes wirkt. Der zweite Hauptbestandteil des Zylinders ist ein rohrförmiger Mantel 02, der drehbar auf dem Achse 01 gelagert ist. Der Lagerung des Mantels 02 dienen mehrere Lager 03, die bevorzugt als Kugellager o. ä. Wälzlager ausgebildet sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft beginnend auf der Festlagerseite (in der Figur links) der Achse 01 eine Druckgasbohrung 04. Die Druckgasbohrung 04 erstreckt sich bis zu bevorzugt mehreren Versorgungsbohrungen 05, die sich im Wesentlichen radial durch die Achse 01 erstrecken und in einem Druckgasraum 06 münden. Der Druckgasraum 06 kommuniziert mit mehreren Austrittsöffnungen 07, die am Umfang des Mantels 02 verteilt sind. Beim Aufziehen einer nicht dargestellten Hülse (Sleeve) auf den Mantel 02 wird über den Druckgasraum 06 Druckluft aus den Austrittsöffnungen 07 herausgepresst, um die Hülse leichter auf den Mantel 02 aufziehen zu können.
In den Endbereichen des Zylinders ist für die Schmierung der Lager 03 und des drehbaren Mantels 02 jeweils ein Schmiermittelraum 08 vorgesehen, der sich in axialer Richtung abschnittsweise zwischen der Achse 01 und der Innenwand des Mantels 02 erstreckt. Im Schmiermittelraum 08 befindet sich ein geeignetes Schmiermittel, insbesondere Öl.
Aus der in 2 dargestellten Detailzeichnung des Zylinders lassen sich die konstruktiven Besonderheiten noch besser erkennen. Die Strömung der in die Druckgasbohrung 04 eingeleiteten Druckluft, beispielsweise mit einem Druck von 15 bar, ist durch eine dicke strichpunktierte Linie verdeutlicht. Die Druckluftströmung verläuft durch die Druckgasbohrung 04 und die sich anschließende Versorgungsbohrung 05 in den Druckgasraum 06 und von dort durch die Austrittsöffnungen 07 nach außen.
Um eine wirkungsvolle, dichte Trennung zwischen dem Druckgasraum 06 und dem Schmiermittelraum 08 zu erzielen, sind diese beiden Räume jeweils durch einen schmiermittelseitigen Dichtring 09 und einen druckgasseitigen Dichtring 10 voneinander getrennt. Die beiden Dichtringe 09; 10 sind unmittelbar benachbart zueinander angeordnet und bestehen vorzugsweise jeweils aus einem Material, welches an das im angrenzenden Raum enthaltene Medium angepasst ist (Öl bzw. Druckluft). Die Dichtringe 09; 10 befinden sich außerdem möglichst nahe an einem der Lager 03, an welchen der Mantel 02 abgestützt ist. Die aus der möglichen Verbiegung des Presseurmantels resultierenden mechanischen Belastungen auf die Dichtringe 09; 10 können dadurch klein gehalten werden. Die Dichtränder der Dichtringe 09; 10 sind jeweils zum angrenzenden Schmiermittel- 08 bzw. Druckgasraum 06 gewandt, wie dies durch die eingezeichneten Pfeile verdeutlicht wird. Auf diese Weise erfolgt jeweils eine getrennte Abdichtung des Schmiermittelraums 08 und des Druckgasraumes 06, so dass die entsprechende Belastung nur einseitig auf den jeweiligen Dichtring 09; 10 wirkt. Dadurch kann über einen deutlich längeren Zeitraum eine gute Abdichtung der beiden Räume 06; 08 erreicht werden, im Vergleich zur Nutzung eines gemeinsamen Dichtrings 09; 10 für beide Räume 06; 08, der dann von beiden Seiten durch unterschiedliche Medien belastet werden würde.
Um eine effiziente Schmierung im Schmiermittelraum 08 zu erreichen, wird bei der Drehung des Mantels 02 eine gerichtete Schmiermittelströmung wie folgt ausgebildet: Im Ruhezustand sammelt sich das Schmieröl im unteren Teil 8a des Schmiermittelraums 08. Bei rotierendem Mantel 02 bildet sich eine Ölschicht an der Innenfläche des Mantels 02 aus, die je nach Rotationsgeschwindigkeit und Viskosität des Öls eine bestimmte Dicke aufweist. Um das Schmieröl auch durch das im Schmiermittelraum 08 angeordnete Lager 03 hindurch zu führen, ist ein erster Ölabweiser 11 vorgesehen, der die an der Innenfläche des Mantels 02 anhaftende Ölschicht teilweise abschält. Der erste Ölabweiser 11 ist leicht schräg gestellt, um das abgeschälte Öl in Achsrichtung des Zylinders zu beschleunigen. Die resultierende Schmiermittelströmung ist durch eine gestrichelte Linie in 2 dargestellt. Da sich der erste Ölabweiser 11 in der Nähe des Lagers 03 befindet, wird die Schmiermittelströmung durch das Lager 03 hindurchgeleitet. In Strömungsrichtung hinter dem Lager 03 bildet sich wiederum eine radiale Ölschicht an der Innenfläche des Mantels 02 aus.
Um den Öldruck auf den schmiermittelseitigen Dichtring 09 trotzdem gering zu halten, ist ein zweiter Ölabweiser 12 vorgesehen, der das Schmieröl von der Innenfläche des Mantels 02 abschält und in Richtung zur Achse 01 leitet.
Der Schmiermittelkreislauf wird bei der dargestellten Ausführungsform durch einen Schmiermittelkanal 13 geschlossen, welcher schräg zur Achsrichtung des Zylinders durch die Achse 01 verläuft. Die beiden Enden des Schmiermittelkanals 13 münden durch diese Anordnung in den durch das Lager 03 getrennten Bereichen des Schmiermittelraums 08. Durch den Schmiermittelkanal 13 läuft das Öl schwerkraftbedingt von der Rückseite des Lagers 03 zurück zur Vorderseite, wo es aufgrund der Rotation des Mantels 02 erneut an der Innenfläche des Mantels 02 verteilt wird.
Sofern der Schmiermittelkanal 13 durch die Achse 01 verläuft und dort die Druckgasbohrung 04 kreuzt, muss eine Abdichtung zwischen dem Schmiermittelkanal 13 und der Druckgasbohrung 04 erfolgen. Dies geschieht beispielsweise, indem ein Rohr 14 in eine entsprechende Bohrung in der Achse 01 eingesetzt wird. Es wäre aber auch denkbar, dass der Schmiermittelkanal 13 radial versetzt zur Druckgasbohrung 04 verläuft und auf diese Weise eine Kreuzung dieser beiden Hohlräume vermieden wird.
Zur Abdichtung des Schmiermittelraums 08 nach außen sind in den Endbereichen des Zylinders weitere Dichtelemente 15 vorgesehen. Um das Öl in den Schmiermittelraum 08 einzufüllen und den Füllstand zu messen, ist eine von außen zugängliche Ölbefüllbohrung 16 vorhanden, die beispielsweise durch die Achse 01 verläuft und im Fall einer Kreuzung mit der Druckgasbohrung 04 ebenfalls durch ein Rohr 14 abgedichtet sein muss. Die Ölbefüllbohrung 16 erstreckt sich ausgehend von einer Ölbefüllöffnung 17 bis in den Schmiermittelraum 08. Die Ölbefüllbohrung 16 kann gleichzeitig für die Entlüftung des Schmiermittelraums 08 genutzt werden. Außerdem kann in die Ölbefüllbohrung 16 ein Messstab (nicht gezeigt) eingesetzt werden, mit welchem der Ölfüllstand kontrolliert werden kann.
Es ist darauf hinzuweisen, dass je nach Anwendungsfall prinzipiell mehrere Schmiermittelräume 08 und bei Bedarf auch mehrere Druckgasräume 06 an dem Zylinder ausgebildet sein können, die in vergleichbarer Weise aufgebaut und gegeneinander abgedichtet sind.

01: Achse
02: Mantel
03: Lager
04: Druckgasbohrung
05: Versorgungsbohrung
06: Druckgasraum
07: Austrittsöffnung
08: Schmiermittelraum
08a: unterer Teil des Schmiermittelraums
09: Schmiermittelseitiger Dichtring
10: Druckgasseitiger Dichtring
11: Erster Ölabweiser
12: Zweiter Ölabweiser
13: Schmiermittelkanal
14: Rohr
15: Dichtelemente
16: Ölbefüllbohrung
17: Ölbefüllöffnung

Claims

Zylinder für bahnförmiges Material verarbeitende Maschinen, insbesondere Biegepresseur für Tiefdruckmaschinen mit einer drehfest gelagerten Achse (01) und einem auf dieser über mehrere Lager (03) drehbar gelagertem Mantel (02), auf welchen eine Hülse aufziehbar ist, wobei zwischen der Achse (01) und dem Mantel (02) ein sich abschnittsweise in axialer Richtung erstreckender Schmiermittelraum (08) und ein sich abschnittsweise in axialer Richtung erstreckender Druckgasraum (06) mit Austrittsöffnungen (07) am Mantel (02) vorgesehen sind.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgasraum (06) und der Schmiermittelraum (08) durch mindestens einen schmiermittelseitigen Dichtring (09) und einen druckgasseitigen Dichtring (10) voneinander getrennt sind.
Zylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich diese beiden Dichtringe (09; 10) zwischen der Achse (01) und dem Mantel (02) radial erstrecken und ihre Dichtränder jeweils zum angrenzenden Schmiermittelraum (08) bzw. Druckgasraums (06) gewandt sind.
Zylinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgasraum (06) über eine zumindest teilweise in der Achse (01) verlaufende Druckgasbohrung (04) mit Druckgas versorgbar ist.
Zylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasbohrung (04) an der Stirnseite der Achse (01) mündet.
Zylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasbohrung (04) über mindestens eine radial oder schräg in der Achse (01) verlaufende Versorgungsbohrung (05) mit dem Druckgasraum (06) in Verbindung steht.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schmiermittelkanal (13) angeordnet ist, dessen Enden in durch mindestens eines der Lager (03) getrennten Bereichen des Schmiermittelraums (08) münden.
Zylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (13) schräg zur Achsrichtung des Zylinders durch die Achse (01) verläuft,
Zylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (13) durch die Achse (01) verläuft und im Bereich der Kreuzung mit der Druckgasbohrung (04) gegenüber dieser gasdicht abgeschlossen ist.
Zylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (13) als Rohr (14) ausgebildet ist, welches in eine in der Achse (01) eingebrachte Durchgangsbohrung eingesetzt ist.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ölabweiser (11) nahe an der Innenfläche des Mantels (02) und benachbart zu einem der im Schmiermittelraum (08) positionierten Lager (03) angeordnet ist, wobei dieser erste Ölabweiser (11) derart schräg gestellt ist, dass das bei Drehung des Mantels (02) von dessen Innfläche abgeschälte Schmiermittel axial in Richtung dieses Lagers (03) beschleunigt wird, um dieses Lager (03) zu durchströmen.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Ölabweiser (12) nahe an der Innenfläche des Mantels (02) und benachbart zum schmiermittelseitigen Dichtring (09) angeordnet ist.
Zylinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Schmiermittelkanals (13) in Achsrichtung des Zylinders gesehen nahe am ersten Ölabweiser (11) und das andere Ende nahe am zweiten Ölabweiser (12) in den Schmiermittelraum (08) mündet.
Zylinder nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ölabweiser (12) zwischen dem vom Schmiermittel durchströmten Lager (03) und dem schmiermittelseitigen Dichtring (09) angeordnet ist.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Schmiermittelräume (08) an den beiden äußeren Abschnitten des Zylinders ausgebildet sind und der Druckgasraum (06) im mittleren Abschnitt des Zylinders ausgebildet ist.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (03) als Wälzlager (03) ausgebildet sind, die im Bereich des Schmiermittelraums (08) angeordnet sind.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der schmiermittelseitige Dichtring (09) und der druckgasseitige Dichtring (10) aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die an das jeweils im abzudichtenden Schmiermittel- (08) bzw. Druckgasraum (06) geführte Medium angepasst sind.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der schmiermittelseitige Dichtring (09) und der druckgasseitige Dichtring (10) mit ihrer Rückseite unmittelbar aneinander anliegen und bezogen auf die Gesamtlänge des Zylinders sehr nahe zu einem der sich zwischen Achse (01) und Mantel (02) erstreckenden Lager (03) angeordnet sind.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölbefüllbohrung (16) angeordnet ist, die sich ausgehend von einer im Einbauzustand zugänglichen Ölbefüllöffnung (17) bis in den Schmiermittelraum (08) erstreckt.
Zylinder nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbefüllbohrung (16) schräg zur Achsrichtung des Zylinders durch die Achse (01) verläuft.
Zylinder nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbefüllbohrung (16) gleichzeitig als Entlüftungsöffnung für den Schmiermittelraum (08) dient.
Zylinder nach Anspruch 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ölbefüllbohrung (16) ein Messstab einsetzbar ist.