Ein
Problem, das bei Kalandern, wie zum Beispiel bei Mehrfachwalzenkalandern
auftreten kann, ist das so genannte Barring bzw. die Walzenspaltschwingung,
was bei Kalandern den Verschleiß der
Walzenoberflächen
hervorrufen und die Verfahrgeschwindigkeit des Kalanders begrenzen
sowie Lärmbeeinträchtigungen
verursachen kann. Als Lösung
zur Vermeidung des Barring-Phänomens
wurde nach dem Stand der Technik die Überlappung von Walzen in Mehrfachwalzenkalandern
vorgestellt, wobei also eine oder mehrere der Walzen des Walzenwerks
von der über
die Mittelachsen der anderen Walzen des Walzenstapels verlaufenden
Linie versetzt sind. Eine solche Überlappung beträgt allgemein
von ihrer Größenordnung
her einige zehn Millimeter. Es wurde versucht, das Barring bzw.
die Walzenspaltschwingung zum Beispiel mit Systemen zu verhindern,
die den Kalander aufgrund der aus den Folgedaten für das Kalandrieren
erhaltenen Nachschaltung steuern. Dies ist jedoch oft nicht aus reichend,
da die Kalanderanlage schon mit einer geringen Erregerstärke bei
einer geringen Eigendämpfung des
Systems auch resonieren kann.
Bei
den nach dem Stand der Technik bekannten Lagerungs- und Aufhängungslösungen für die Walzen
eines Kalanders wird oft ein Kraftkreis verwendet, bei dem die Walzenspaltkräfte vom
Unterteil des Körpers
durch das Walzenwerk hindurch über
den Walzenmantel einer jeden Kalanderwalze zum Oberteil des Körpers gelangen.
Hierbei wirkt der Walzenmantel als elastisches Element und wird durch
die Wirkung der Belastung eingedrückt und ist somit für störende Erregungen
empfindlich, wie zum Beispiel für
die von den Änderungen
der Wärmeform der
Thermowalze verursachten Walzenvibrationen oder für die durch
Verformung einer im schlechten Zustand befindlichen bzw. weichen
Beschichtung verursachten Vibrationen. Da der elastische Walzenmantel
Teil des Kraftkreises ist, werden die Vibrationen auf den Kalanderkörper und
die Fundamente übertragen.
Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Aufhängungslösungen ist
es ebenfalls nicht immer möglich,
die Zwischenwalzen in Maschinenrichtung zum Verhindern einer Verformung
der Walzen und des Barring-Phänomens
zu überlappen.
Nach
dem Stand der Technik ist bekanntlich zum Beispiel die Überlappung
von Walzen in Maschinenkalandern mittels verschiedener Versetzungshebel
verwirklicht, die an den Exzentern und/oder im Zusammenhang mit
Kalandern angeordnet sind. Die Anwendung von Lösungen, die auf Exzenter und
Versetzungshebel beruhen, auf Mehrfachwalzenkalander neuen Typs
hat sich als problematisch erwiesen, da an jedem Gelenk Reibungskräfte und
im Laufe der Zeit Abrieb entstehen.
Ein
Problem bei der Konstruierung von Überlappungsanordnungen für die Zwischenwalzen
in Mehrfachwalzenkalander mittels eines solchen Mechanismus, mit
dem die Walze in der Horizontalen versetzt wird, besteht darin,
dass bei der Realisierung, bei der die Walzen von einem Zahnriemen
angetrieben werden, die Sekundärscheibe
des Riemenantriebs an der Walzenachse und die Primärscheibe an
der Elektromotorenwelle fixiert ist. Die Walze bewegt sich also
während
der Überlappung,
aber der Motor nicht, weshalb die Konstruktion eine Anordnung umfassen
muss, mit der die Änderung
der Länge
der Riemenbahn unter Beibehaltung der Riemenspannung kompensiert
wird. Das Bewegen eines großen
Motors mit einem Hebel ist aus Konstruktionsgründen als auch aus wirtschaftlichen
Gründen nicht
sinnvoll. Bei den bekannten Anwendungen ist die Riemenspannung fester
Art, was keine geometrischen Änderungen
in der Konstruktion des Walzenwerks erlaubt. Bei vielen Riemenantrieben
werden federbelastete Spannscheiben verwendet, die geringe geometrische Änderungen
erlauben sowie eine Dehnung des Riemens kompensieren. Bei diesen Anordnungen
darf jedoch die Anziehmomentrichtung beim Verfahren nicht geändert werden,
so dass bei bestimmten Mehrfachwalzenkalandern bei der Änderung
der Richtung des Anziehmoments durch die Zwischenwalze, beim Bremsen
nicht der normale federbelastete Spanner verwendet werden kann.
Im
Folgenden wird die Problematik der Riemenspannung unter Bezugnahme
auf die beiliegenden 1 und 2 detaillierter beschrieben.
Bei der Verwendung des Riemenantriebs 10 wird der Riemen 11 mit
einer vorbestimmten Spannung nach dem in 2 dargestellten Prinzip gespannt. Die
Vorspannung des in 2 dargestellten
Beispiels beträgt
3350 kN. Beträgt
das Anziehmoment 0, ist die Spannung an allen Riemen 11 die
gleiche, d.h. die Vorspannung wurde erreicht. Wird das Anziehmoment
versetzt, d.h. die Walze und deren Zahnriemenscheibe 13 werden
wegen Überlappung
versetzt, spannt sich ein Teil des Riemens 11 auf der Antriebsseite
und ein Teil lockert sich. Die Spannung muss eine solche sein, dass
die Spannung der lockeren Seite durch das maximale Anziehmoment
nicht auf Null sinkt. Das Anziehmoment kann mit dem Antrieb 10,
der einen normalen federbelasteten 14 Riemenspanner 12 besitzt,
nur in eine Richtung versetzt werden, d.h. mit diesem kann nicht
gebremst werden, da der federbelastete Spanner sich beim Geraten
auf die straffe Seite zurückzieht.
Das Problem bei dieser Anordnung besteht insbesondere darin, dass
dieses nicht bei einem vari ablen Achsenabstand verwendet werden
kann, da der Antrieb das Moment in beide Richtungen übertragen
muss.
Der
Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kalanders, bei
dem die vorstehend beschriebenen, nach dem Stand der Technik bekannten
Missstände
und Probleme von Kalandern eliminiert oder zumindest minimiert werden.
Ein
zweiter Zweck der Erfindung besteht darin, einen Kalander zustande
zu bringen, insbesondere einen Mehrfachwalzenkalander, bei dem die
mit dem Barring verbundenen Probleme zumindest teilweise mit Maßnahmen
während
der Verfahrzeit eliminiert werden können, die auf der Überlappung
von Walzen beruhen.
Zum
Erreichen der vorstehend dargestellten und später angeführten Ziele ist es für einen
Kalander nach der Erfindung hauptsächlich charakteristisch, was
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dargestellt ist.
Der
Kalander nach der Erfindung ist mit einer Überlappvorrichtung für die Walzen
ausgerüstet,
wobei es möglich
ist, die Walzen zueinander zu versetzen, und das Versetzen kann
während
dem Verfahren erfolgen, was auch hinsichtlich der Kosten eine vorteilhafte
Lösung
darstellt. Die Walzen werden um ca. 10–40 mm versetzt, um eine Walzenspaltschwingung
zu verhindern. Nach der Erfindung wird die Überlappung von Walzen verwendet,
um das Barring zu verhindern, und im Zusammenhang mit der Walze ist
ein schräger
Hebel angeordnet, mit dem die Achsbuchse der Walze versetzt wird,
wobei die Buchse sich in Richtung des Hebelarms bewegt. Die Verbindungsfläche wird
von einem schrägen
Betätigungselement,
vorteilhaft einem Keil bewegt. Als Vorteil dieser Anwendung nach
der Erfindung wird erreicht, dass die Walzenspalte sich während der Überlappung
nicht verändern
und anderseits eignet sich diese Anwendung der Erfindung sowohl
als Anordnung im Zusammenhang mit neuen Geräten bzw. zum Modernisieren
von schon vorhandenen Mehrfachwalzenkalandern.
Nach
einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird beim Wechseln/Bewegen
des Moments für
den Riemenantrieb der Walze des Kalanders, zum Beispiel beim Bremsen
beim Spannen der Oberseite des Riemens und beim Lockern der Unterseite des
Riemens die Spannung des Riemens mittels der Strömung der Hydraulikseite geregelt,
nach innen mit einem konstanten Druck und nach außen mit
einem höheren
Druck. Beim Bremsen mit einem Motor wird die Spannwalze wie gewünscht zur
Aufrechterhaltung der Spannung versetzt. Eine Anordnung nach der
Erfindung verringert u.a. die Instandhaltung, da der Riemen sich
nicht dehnt oder nicht so viel verschleißt wie bei den bekannten Lösungen nach
dem Stand der Technik und anderseits ein System nach der Erfindung
auch die vom Dehnen und Verschleißen des Riemens verursachten
Veränderungen
kompensiert. Bei einer Überlappung
der Walzen nach der Erfindung wird eine automatische Spannung beim Ändern des
Moments bewirkt, wobei der Wechselintervall für den Riemen sich verlängert und
außerdem die
Montage leichter und schneller vonstatten geht, da bei der Montage
des Antriebsriemens kein spezieller Spannungsmesser benötigt wird.
Ein
Mehrfachwalzenkalander nach einer Anwendung der Erfindung umfasst
eine Walze, vorteilhaft eine Zwischenwalze, eine in der Lagerbuchse angeordnete
Entlastungsvorrichtung und Walzen für die wälzgelagerten Walzen der Überlappungsvorrichtung,
bei der der Kalanderkörper
sowie die Lagerbuchsen einen steifen Kraftkreis bilden. Mittels
der Erfindung lässt
sich auch die Reibung der Entlastungsvorrichtungen für die Zwischenwalze
verringern und somit die Regelung des Liniendrucks im Vergleich
mit den heutigen Lösungen
unter Nutzung eines hydrostatischen Films verbessern. Diese Anwendung
der Erfindung ermöglicht
weiterhin eine steifere Aufhängung
der Walze, was das dynamische Verhalten der Zwischenwalze verbessert
und höhere
Drehgeschwindigkeiten ermöglicht.
Außerdem
kann mit dieser Anwendung der Erfindung weiterhin die Position für den Mittelpunkt
der Walze in Maschinenrichtung geändert werden, d.h. Zwischenwalzen
sozusagen überlappen.
Mit dieser Anwendung der Erfindung kann auch die Entlastungsvorrichtung
nach dem gleichen Prinzip wie die Zonenschuhe für eine durchbiegungskompensierte
Walze realisiert und damit die Hydrauliksysteme ver bunden werden.
Mit dieser Anwendung der Erfindung lässt sich auch die Lagerung
einer Zwischenwalze mit Wälzlagern
realisieren und eine die Vibration dämpfende Entlastungsvorrichtung
in der Lagerbuchse anordnen. Außerdem kann
die herkömmliche
Rollenlagerung verbessert werden, indem diese mit einer Gleitlagerung
versehen wird, die den Vorteil einer Flüssigkeitsdämpfung zur Dämpfung von
möglichen
Vibrationen bietet, wobei der Körper
und das Walzenwerk zu einem die Vibrationen besser dämpfenden
steiferen System verändert
werden können.
Der Kraftkreis vermindert die Anzahl der auf die Elastizität des Walzenwerks
wirkenden Maschinenorgane und versteift die Konstruktion der Maschine.
Außerdem
lässt sich
auch das dynamische Verhalten der Walze bei geöffneten Walzenspalten durch
Nutzung einer steiferen Aufhängung
für die
Walze verbessern. Durch die guten Dämpfungseigenschaften werden
die von der Walze verursachten Vibrationen mehr als internes Phänomen des
Walzenwerks begrenzt, wobei der Körper und die Fundamente weniger
belastet werden. Gleichzeitig wird auch die Regelgenauigkeit für den Liniendruck
des Walzenwerks durch Verringerung der Reibung der Entlastungsvorrichtung
und der Hysterese verbessert. Außerdem ermöglicht die Überlappung der Zwischenwalzen
mit einer präzisen
geringen Reibung das Vermeiden des Barring-Phänomens.
In 1 ist
schematisch die nach dem Stand der Technik bekannte Anordnung zum
Versetzen einer Walze dargestellt.
In 2 ist
schematisch das Beispiel eines vom Versetzen der Walzen verursachten
Anziehmoments abhängig
von den Riemenkräften
dargestellt.
In
den 3A–3B ist
schematisch die Anwendung eines Kalanders nach der Erfindung zur Realisierung
der Überlappung
einer Walze dargestellt.
In
den 4A–4B ist
schematisch eine vorteilhaft im Zusammenhang mit einem Kalander nach
der Erfindung verwendete Anordnung zur Aufrechterhaltung der Riemenspannung
beim Versetzen der Walzen dargestellt.
In 5 ist
schematisch eine Anwendung der Erfindung dargestellt.
In 6 ist
schematisch eine zweite Anwendung der Erfindung dargestellt.
In
den 3A–3B ist
das Gleitstück 30 dargestellt,
das verbunden mit dem Versetzungshebel 31 die zum Überlappen
für die
Walzen benötigte lineare
Bewegung ausführt.
Die Bewegung kann mittels Hydraulik oder zum Beispiel mit einer
schneckenheberähnlichen
Vorrichtung verwirklicht werden. Als Gleitflächen zwischen dem Gleitstück 30 und
dem Hebel 31 lässt
sich ein geeignetes Gleitlagermaterial verwenden, wie zum Beispiel
Lagerbronze, Verbundmaterial usw. Wie aus den 3A und 3B ersichtlich
ist, sind die im Zusammenhang mit der zu überlappenden Walze des Mehrfachwalzenkalanders
anzuordnenden Exzenterwellen 34 in der Weise im Zusammenhang
mit dem Hebel am Gleitstück 30 positioniert,
dass sie vor- und zurück
schwenkbar sind, wobei das vom Hebel 31 gelöste Schaltteil 32 sich
bewegt. Hierbei ist die Buchse 33 am Schaltteil 32 befestigt,
wobei auch die Walze (nicht dargestellt) sich im Verhältnis zur
Walzenspaltlinie bewegt; damit wird die benötigte Überlappung der Walzen im Mehrfachwalzenkalander
erreicht. In 3A ist das Teil D eingezeichnet,
an dem die Lagerbuchse 33 normalerweise befestigt ist.
Zum horizontalen Versetzen der Walze wird nur die andere Exzenterwelle
mit dem Hebel A verfahren, wobei auch die untere Exzenterwelle B
sich bewegt; damit wird die Walze also horizontal versetzt. Der
Hebel kann auch mit einem Stellantrieb, zum Beispiel mit einem Schneckenheber oder
einem Hydraulikzylinder verfahren werden. Die obere und die untere
Exzenterwelle können
auch getrennt ohne die in der Figur gekennzeichnete Verbindungsstange
C verfahren werden. Damit die Bewegung an beiden Enden der Walze
gleich groß ist, lässt sich
die Synchronbewegung für
die Enden mit einer Automatik einstellen.
In
den 4A und 4B ist
schematisch eine Anwendung der Erfindung zur Aufrechterhaltung der
Riemenspannung beim Versetzen der Walze 40 dargestellt.
Die Spannung des Riemens 41 verändert sich beim Versetzen der
Walze 40, wobei auch die damit verbundene Riemenscheibe
in der Horizontalen versetzt wird, wie mittels Pfeil L gezeigt.
Der Motorantrieb, der den Riemen antreibt, ist mit der Bezugsnummer 42 gekennzeichnet.
Nach dieser Anwendung der Erfindung ist an beiden Seiten des Riemens 41 die
Spannwalze 45, 46 angeordnet, die an die Hydraulikdruckzufuhr 45H, 46H angeschlossen ist,
mit der die Spannwalzen 45, 46 in der Weise versetzt
werden, dass die Spannung des Riemens 41 wie gewünscht bleibt.
Bei der in 4B dargestellten Situation erzeugt
die mit Federkraft gehaltene obere Spannwalze 46 beim Lockern
des Riemens 41 die Mediumströmung A. Die Strömung A bewegt
sich in Richtung zur Drosselung und gleichzeitig wirkt die untere
Spannwalze 45 mit der Strömung A gegen den Anschlag zur
Aufrechterhaltung der Spannung an der Unterseite. Beim Positionieren
der Walze 40 wird anfangs der Zahnriemen 41 gespannt
und falls oberhalb oder unterhalb des Riemens 41 Platz
verbleibt, wird die Spannwalze 45, 46 mit dem
Hydraulikantrieb 45H, 46H in die richtige Position
gesetzt. Wenn die Walze 40 versetzt wird oder eine Wechselsituation
für das
Moment oder eine andere entsprechende Bewegungssituation, wie zum
Beispiel Bremsen, eintritt, spannt sich der Riemen 41 an
der Oberseite und lockert sich an der Unterseite. Die Hydraulikströmung an
der Oberseite wird mit einer Drosselung verlangsamt und nach innen
wirkt die ganze Zeit ein konstanter Druck.
In
den 4A und 4B ist
zur Aufrechterhaltung der Spannung des Riemens 41 sowohl
an der Antriebs- als auch an der Rückkehrseite des Riemens 41 die
Spannwalze 45, 46 angebracht, die federbelastet
ist, vorteilhaft von einem Hydraulikzylinder angetrieben, doch kann
diese auch mit Federkraft und in die andere Richtung mit einer Flüssigkeitsdrosselung
realisiert werden. Die Federkraft bzw. Hydraulikdruckkraft ist in
der Weise bemessen, dass diese der in 2 dargestellten
benötigten
minimalen Spannung bzw. dem minimalen Wert der Kurve der Antriebs-
und Rückkehrseite
entspricht. Die Bewegung des/der Spanners) 45, 46 wird
beim Momentrichtungswechsel gesteuert, wobei die hydraulische Gegenkraft,
die im Verhältnis
zum Vorlaufgeschwindigkeitsquadrat ansteigt, als möglichst
groß bemessen
wird, aber dennoch so, dass die Änderung
der Länge
des Riemens 41 bei der Schnellöffnung keinen zu großen Anstieg
der axialen Belastung verursacht. Nach 4A und 4B ist
in der Linie P ein konstanter Druck, T ist die zum Behälter führende Linie und
außerdem
sind in der Figur die Drosseln K, die Druckregelventile S und die
Gegenventile V dargestellt. Auf diese Weise wird der variable Riemenantrieb
zwischen den Achsen realisiert, mit dem gebremst werden kann, wobei
nur die konstant bleibende Hydraulikdruckzufuhr benötigt wird.
Bei
der Anwendung der Erfindung nach 5 ist die
Lagerbuchse 51 mit dem Führungs- oder Hebelmechanismus 53 am
Körper 52 befestigt. In
der Lagerbuchse 51 befindet sich das sowohl in vertikaler
als auch horizontaler Richtung bewegende Entlastungsstück 54,
das die Masse der Walze entlastet. Die Wälzlager 56 der Zwischenwalzen 55 sind im
Entlastungsstück 54 gelagert.
Um das Entlastungsstück 54 herum
befindet sich der freie Raum 57, der die Bewegung des Entlastungsstücks 54 in
vertikaler Richtung zur Entlastung der Masse der Walze und in horizontaler
Richtung 10–30
mm zur Überlappung
der Walzen ermöglicht.
Die vertikale Bewegung des Entlastungsstücks 54 und die Entlastung
der Masse der Walze wird mit den im Unterteil der Lagerbuchse befindlichen
Zylindern 58, 59, 60 erreicht. Die Steifheit
in Maschinenrichtung für
das Entlastungsstück
wird mittels der Zylinder 61, 62 erreicht. Das Versetzen
der Zwischenwalze in Maschinenrichtung aus dem Walzenwerk heraus
wird durch Belastung der Zylinder 59 und 62 realisiert,
wobei die Zylinder 58 und 61 zurückfahren.
Die entgegen gesetzte Bewegung erfolgt durch Belastung der Zylinder
in umgekehrter Reihenfolge. Der Zylinder 60 kann als ein die
Last tragender Zylinder beim Entlasten des Walzenwerks wirken. Die
Zylinder 58, 59, 60, 61, 62 können zum
Beispiel Hydraulikzylinder oder hydrostatische Belastungsschuhe sein,
die einen hydrostatischen Ölfilm
geringer Reibung zwischen dem Entlastungsstück 54 und den Belastungsschuhen 58, 59, 60, 61, 62 bilden.
Das Walzenwerk wird mit dem Belastungszylinder 63 geschlossen.
Beim Schließen des
Walzenwerks hebt die unterste Walze 64 des Walzenkalanders
die Lagerbuchsen der Zwischenwalzen 51 nach oben. Nach
dem Schließen
des Walzenwerks bilden die Lagerbuchsen 51 des Körpers 52 und
der Zwischenwalze einen steifen Kraftkreis, wobei zwischen den Walzen
kein Walzenspaltkontakt besteht. Der Walzenspaltkontakt und der
Liniendruck werden mit den mantelbelasteten Walzen 64, 66 des Walzenkalanders
zugleich mit dem die Masse der Zwischenwalzen entlastenden Entlastungsstück 54 erzeugt.
Zwischen den Lagerbuchsen 51 kann das einstellbare Gegenelement 67 verwendet
werden, mit dem die Höhe
des Walzenpakets entsprechend dem geschliffenen Durchmesser der
Walzen eingestellt wird. Die Lagerbuchsen können auch ohne die Gegenelemente 67 standardmäßige Maße aufweisen,
wobei mit der Hublänge
für das
Entlastungselement 54 die Höhe des Walzenpakets entsprechend dem
geschliffenen Durchmesser der Walzen eingestellt werden kann. Für die Schnellöffnungssituation kann
der Hebel- oder Führungsmechanismus 53 mit den
Schnellöffnungszylindern 58 ausgerüstet werden,
die die Masse der Zwischenwalze tragen und Kollisionen zwischen
den Walzen verhindern.
Im
Mehrfachwalzenkalander in 6 sind die
Ausziehwalzen 75 der Hauptwalzen im Walzenwerk mit der
Regelmöglichkeit 57 ausgerüstet, wodurch
auf den Lauf der Papierbahn W so eingewirkt werden kann, dass dieser
möglichst
optimal in der Weise im Kontakt mit den Thermowalzen 76 steht, dass
der Überdeckungswinkel α der Thermowalze 76 der
in den Walzenspalt laufenden Papierbahn W zum Erzielen des gewünschten
Glanzes geregelt/geändert
wird. So kann auf die Glanzeigenschaften des Papiers ohne Änderung
des Liniendrucks mit den Ausziehwalzen 75 eingewirkt werden,
wodurch es mehr Regelmöglichkeiten
beim Steuern des Papierglanzes gibt. Falls die Hauptwalzen 76, 77 überlappt werden,
kann mit Hilfe der Regelmöglichkeit 57 für die Ausziehwalzen 75 in
diesem Fall auch der Lauf der Bahn geregelt werden.
Die
Erfindung ist vorstehend nur auf einige vorteilhafte Anwendungen
verweisend beschrieben; es liegt nicht in der Absicht, die Erfindung
in irgendeiner Weise auf deren Details einzuschränken.