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Gegenstand
dieser Anmeldung ist eine Lagerungsanordnung für eine zylindrische Papiermaschinen-,
Kartonmaschinen- oder Ausrüstungsmaschinenwalze,
die einen feststehenden Träger
und einen rotierbar daran angebrachten Walzenmantel umfasst und
mit innen im Walzenmantel angeordneter Gleitlagerung ausgerüstet ist,
welche peripher am Träger
angeordnete, in radialer Richtung gegen die Mantelinnenfläche wirkende
Gleitlagerelemente und an der Trägerstirnfläche angeordnete
in axialer Richtung gegen die Innenfläche des Walzenmantel-Stirnteils
wirkende Gleitlagerelemente und in Verbindung mit der Axiallagerung
angeordnete Axialdichtungselemente aufweist.
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Im
US-Patent 5,909,917 der Anmelderin ist eine gleitgelagerte zylindrische
Walze beschrieben, deren Gleitlagerung so mit Mantelhub ausgestattet ist,
dass sich der Walzenmantel in Belastungsrichtung um eine gewisse
Strecke relativ zum Walzenträger
verlagern kann. 1 bis 3 zeigen schematische Schnittbilder
der gleitgelagerten zylindrischen Walze nach dem besagten US-Patent. Die mit der
Bezugszahl 10 belegte Walze ist eine Durchbiegungseinstellwalze
mit einem feststehenden Walzenträger 11 und
einem darauf drehbar angeordneten Walzenmantel 12, der über hydraulische
Stützelemente 17 am
Walzenträger
abgestützt
ist. Die hydraulischen Stützelemente
wirken in Richtung der Nipebene, und mit ihnen lassen sich die Linienkraft
des Walzenmantels 12 und das axiale Nipprofil der Walze
steuern. Die Walze 10 nach 1 und 2 ist in ihrer Gesamtheit
gleitgelagert und umfasst die in Richtung der Nipebene wirkenden
Gleitlagerelemente 14, 14a und die in Querrichtung
wirkenden Gleitlagerelemente 15, 15a sowie die
axial in einander entgegengesetzten Richtungen wirkenden Gleitlagerelemente 16, 16a.
Die in radialer Richtung wirkenden Gleitlagerelemente 14, 14a, 15, 15a wirken über einen Ölfilm auf die
Innenfläche
des Walzenmantels, und die axial gerichteten Gleitlagerelemente 16, 16a wirken
entsprechend über
einen Ölfilm
auf die Innenfläche
der Walzenstirnseiten 13, 13a. Bei der Lösung nach 1 sind die radial wirkenden
Gleitlagerelemente 14, 14a, 15, 15a paarweise
so ange ordnet, dass jeweils zwei gleiche Gleitlagerelemente in axialer
Richtung nebeneinander liegen. 2 zeigt
einen Schnitt II-II nach 1,
und daraus ist die Anordnung der in Belastungsrichtung wirkenden
Gleitlagerelemente 14, 14a und der quer zur Belastungsrichtung
wirkenden Elemente 15, 15a ersichtlich. Die Gleitlagerelemente 14, 14a, 15, 15a können auch
aus je zwei oder mehr in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Elementen
bestehen, die in verschiedenen Winkelstellungen radial wirken. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform
des axialen Gleitlagerelements, bei der die axialen Gleitlagerelemente 16b aus
ringförmigen
Gleitlagern bestehen, in deren gegen die Walzenstirnseite 13, 13a zu
liegen kommenden Stützfläche Öltaschen 108 ausgebildet
sind. Entsprechend ist an dem Walzenträger 11 eine ringförmige Nut 16c ausgebildet,
in die das Kolbenteil des Gleitlagerelements 16b zum Bewirken
der axialen Bewegung eingepasst ist.
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Besonders
bei solchen mit Mantelhub ausgestatteten gleitgelagerten Walzen
gestaltet sich die Verwirklichung der axialen Abdichtung wegen der großen Bewegungen,
denen die Dichtungen unterworfen sind, problematisch. Die schnellen
Bewegungen beeinträchtigen
die Funktion der Dichtung, weil sie ihre Betriebsbedingungen verändern. Außerdem hat
sich die Verwirklichung der Axiallagerung durch einen einheitlichen
Ring in gewissen Situationen als problematisch erwiesen. Selbst
bei Walzen ohne Mantelhub hat sich der Einsatz der herkömmlichen Radiallippendichtung
als problematisch erwiesen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung soll somit eine verbesserte Lagerungsanordnung
geschaffen werden, die die mit dem einheitlichen ringförmigen Gleitlagerelement
verbundenen Probleme beseitigt und eine wirksame axiale Abdichtung
erlaubt. Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung
gelöst,
bei der zur Axiallagerung ein an der Stirnfläche des Walzenträgers angeordneter Stützring gehört, an dem
die in axialer Richtung wirkenden Gleitlagerelemente angeordnet
sind, und bei der der Stützring
einschließlich
der Gleitlagerelemente relativ zur Stirnfläche radial so verschiebbar
ist, dass die gegenseitige Stellung des Walzenmantel-Stirnteils
und der gegen seine Innenfläche
anliegenden Gleitlagerelemente unabhängig von der gegenseitigen
radialen Stellung des Walzenmantels und des Trägers im Wesentlichen unverändert bleibt. Diese
Lösung
gestaltet sich vorteilhaft bei Walzen mit Mantelhub, kann aber auch
bei Walzen ohne Mantelhub eingesetzt werden, bei denen eine geringfügige Bewegung
zwischen Walzenmantel und Träger
erfolgt, z.B. wenn die Walze gegen ihre Gegenwalze belastet wird.
Diese Bewegung beträgt
im typischen Fall unter 2 mm und kann beispielsweise etwa 0,2 mm
betragen, während
bei Walzen mit Mantelhub die radiale Bewegung zwischen Walzenmantel
und Träger
zum Beispiel ± 25
mm oder sogar mehr betragen kann.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den unselbständigen Ansprüchen beschrieben.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Schnittbild einer dem Stand der Technik entsprechenden
gleitgelagerten Walze seitlich betrachtet;
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2 einen
Schnitt II-II nach 1 in schematischer Darstellung;
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3 eine
schematische perspektivische Darstellung einer nach dem Stand der
Technik verwirklichten axialen Gleitlagerung;
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4-6 schematische,
von der Seite betrachtete Schnitte eines ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Lösung;
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7 eine
Ausführungsform
des bei der erfindungsgemäßen Axiallagerung
einzusetzenden Stützringes
frontal betrachtet in schematischer Darstellung.
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4 zeigt
eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Axiallagerungs-Anordnung.
Die Axiallage rung umfasst einen Stützring 40, der an
der Stirnfläche 20 des
Walzenträgers 11 angeordnet
und in radialer Richtung, der radialen Bewegung des Walzenmantel-Stirnteils 49 folgend,
längs der
Stirnfläche 20 beweglich
ist. Befestigt ist der Stützring
an der Stirnfläche 20 mit
den Befestigungselementen 42, die am Träger 11 zum Beispiel
durch Bolzen/Schrauben befestigt sind. Die Befestigungselemente 42 haben
einen Greiffortsatz 42a, der sich so in einem Abstand von
der Stirnfläche
des Walzenträgers
befindet, dass sich der Stützring 40 in
dem von diesem Greiffortsatz 42a und der Stirnfläche 20 bestimmten Spalt
um die zulässige
Hublänge
des Walzenmantels bewegen kann; diese Hublänge ist in 4 bis 6 durch
das Bezugszeichen X bezeichnet. Der Stützring 40 ist mit
den Dichtringen 51 gegen die Stirnfläche abgedichtet. An dem Stützring ist
ein in axialer Richtung der Walze nach außen hervorstehender Vorsprung 41 ausgebildet,
und am Walzenmantel-Stirnteil 49 ist
entsprechend ein in axialer Richtung der Walze sich nach innen erstreckender
Vorsprung 50 ausgebildet, dessen in radialer Richtung betrachtet äußere Fläche die
Dichtfläche 100 der
Axialdichtung bildet. Zwischen der radial gesehen inneren Fläche des
Vorsprungs des Stützringes 40 und der
Dichtfläche 100 des
Stirnteils 49 sind Dichtungselemente 48 angeordnet,
die bevorzugt dauerhaft am Vorsprung des Stützringes befestigt sind und
abdichtend an der Dichtfläche 100 anliegen.
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Am
Stützring 40 sind
axiale Gleitlagerelemente 43 angeordnet, nach 7 zum
Beispiel vier Stück
an jedem der an beiden Enden der Walze vorhandenen Stützringe.
An dem Stützring
sind nach 7 außerdem Keilnuten 101 ausgebildet,
in die Keile eingesetzt werden können,
die verhindern, dass sich der Stützring
im Umfangsrichtung relativ zum Träger 11 dreht.
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Die
Gleitlagerelemente 43 haben ein Kolbenteil 44,
das zum Stützring 40 unbeweglich
an diesem befestigt ist, und auf dem Kolben 44 sitzend
eine Haube 45. Kolben 44 und Haube 45 schließen eine Kammer 46 ein,
in die Hydraulikmedium geleitet wird und von da weiter, zum Beispiel über Kapillarbohrungen,
in die an der Stützfläche der
Haube 45 vorhandenen Schmieröltaschen gelangt. Bei der in 4 gezeigten
Ausführungsform
ist das äußere Ende
der Haube geschrägt
und mit einer Schmieröltasche 47 versehen.
An der Innenfläche
des Stirnteils 49 ist entsprechend eine schräge Gleit-
oder Lauffläche 60 ausgebildet,
gegen die die Stützfläche der
Haube 45 über
einen Schmierölfilm
zu liegen kommt. Eine solche schräge Lauffläche bewirkt eine auf das Axiallagerelement 43 gerichtete
radiale Kraftkomponente mit der Folge, dass die radiale Bewegung
des Walzenmantels eine zusammen mit dieser erfolgende radiale Bewegung
des Stützringes 40 des
Lagerelements 43 bewirkt.
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Dabei
bleibt also die gegenseitige radiale Stellung der Lagerelemente 43 und
des Walzenmantel-Stirnteils 49 in den verschiedenen radialen
Positionen des Walzenmantels zum Walzenträger 11 im Wesentlichen
unverändert,
so dass die Betriebsverhältnisse
der Axialdichtung 48 unabhängig von der jeweiligen Stellung
des Walzenmantels im Wesentlichen konstant bleiben.
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Die
in 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der Ausführungsform
nach 4 in der Gestaltung der Haube 65 des
Gleitlagerelements 43 und der Gestaltung der am Stirnteil 49 ausgebildeten
Lauffläche.
Die übrigen
Elemente der Axiallagerung entsprechen im Wesentlichen denen von 4,
und gleichen Elementen sind gleiche Bezugszahlen zugeordnet. Die
Haube 65 bei der Ausführungsform
nach 5 hat sowohl eine axiale Stützfläche mit Schmieröltaschen 63 als
auch eine radiale Stützfläche mit
Schmieröltaschen 64,
und an der Innenfläche
des Stirnteils 49 ist entsprechend eine Vertiefung mit
einer axialen Lauffläche 61 und einer
radialen Lauffläche 62,
die im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen und gegen
die die besagten Stützflächen des
Lagerelements 43 in entsprechender Reihenfolge anliegen,
vorhanden. Bei dieser Lösung
wird über
die radiale Gleitlager- d.h. Lauffläche infolge der Bewegung des
Walzenmantels 43 eine radiale Kraft auf das Lagerelement 43 gerichtet.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform, bei
der an der Innenfläche
des Stirnteils 49 zwei sich schneidende schräge, eine
Vertiefung bildende Laufflächen 71 und 72 ausgebildet
sind und die Haube 75 des Lagerelements 43 an
ihrem äußersten
Ende entsprechend geformt und mit einer Schmieröltasche 74 versehen
ist. Auch bei dieser Ausführungsform
bewirkt die schräge
Lauffläche
eine in radialer Richtung wirkende Kraftkomponente.
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Einer
der Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung besteht
in der Isolierung der von der Hubbewegung der Lagerung mit Hub auf
die Dichtung gerichteten Bewegung, wodurch für die Dichtung bessere Betriebsverhältnisse
gegeben sind und ihre genaue Positionierung relativ zum Walzenmantel
möglich
ist. Weiter lässt
sich bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung die Lagerung unter Verwendung von
Einzelgleitschuhen, die an dem radial beweglichen Stützring 40 angeordnet
sind, verwirklichen. Falls erwünscht,
kann aber auch in Verbindung mit diesem Stützring 40 ein einheitlicher,
d.h. ununterbrochener Gleitlagerring eingesetzt werden.
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Denkbar
wäre der
Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung, in
modifizierter Form, auch bei solchen Walzen, deren Lagerung unter
Nutzung außenseitiger
Gleitlagerung verwirklicht ist, wobei die Gleitlagerelemente um
den rotierende Träger
herum an einem Lagerkörper
so ange ordnet sind, dass sich der Träger radial zum Lagerkörper verschieben
kann.