DE102009002937A1

DE102009002937A1 - Stützelement für eine Walze mit steuerbarem Liniendruck

Info

Publication number: DE102009002937A1
Application number: DE200910002937
Authority: DE
Inventors: Peter Dornfeld; Andreas Hoppermann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-11
Also published as: AT11978U1; FIU20100219U0; FI8923U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stützelement für eine Walze (10) mit steuerbarem Liniendruck, welche eine den arbeitenden Walzenumfang bildende umlaufende Hohlwalze (11) und ein diese der Länge nach durchgreifendes, rundum Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze (11) belassendes undrehbares Querhaupt (12) und über die Länge der Hohlwalze (11) verteilt in radialen Zylindersackbohrungen (13) die kolbenartigen Stützelemente (1) umfasst, die eine am Innenumfang der Hohlwalze (11) anliegende Anlagefläche (3) aufweisen, die durch wenigstens eine gegen den Innenumfang der Hohlwalze (11) offene hydrostatische Drucktasche (5) und den rings um die wenigstens eine Drucktasche (5) geschlossen umgrenzenden Rand (2) gebildet ist und mit Abstand von der Mitte der Drucktasche mindestens eine weitere gegen den Innenumfang der Hohlwalze (11) offene, von der hydrostatischen Drucktasche (5) getrennte Fuge (7) aufweist. Um die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Drucktaschendrücke und des konsumierten Volumenstroms an Druckfluid zu vermindern, umschließt die mindestens eine Fuge (7) die wenigstens eine Drucktasche (5) im Wesentlichen vollständig.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stützelement für eine Walze mit steuerbarem Liniendruck, welche eine den arbeitenden Walzenumfang bildende umlaufende Hohlwalze und ein diese der Länge nach durchgreifendes, rundum Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze belassendes undrehbares Querhaupt und über die Länge der Hohlwalze verteilt in radialen Zylindersackbohrungen die kolbenartigen Stützelemente umfasst, die eine am Innenumfang der Hohlwalze anliegende Anlagefläche aufweisen, die durch wenigstens eine gegen den Innenumfang der Hohlwalze offene hydrostatische Drucktasche und den rings um die wenigstens eine Drucktasche geschlossen umgrenzenden Rand gebildet ist, und mit Abstand von der Mitte der Drucktasche mindestens eine weitere gegen den Innenumfang der Hohlwalze offene, von der hydrostatischen Drucktasche getrennte Fuge aufweist.
Ein Stützelement mit besagten Fugen ist aus der DE 38 20 974 A1 bekannt. Der Aufbau dieses Stützelementes ist sehr komplex, weil die Fugen separat mit einem Druckfluid versorgt werden, um einen vom Druck der inneren Drucktasche abweichenden, das Stützelement stabilisierenden hydrostatischen Druck zu erzeugen.
Aber auch ein derart komplizierter Aufbau des Stützelementes vermindert nicht die negative Wirkung eines jeden bislang bekannten hydrostatischen Stützelementes, nämlich dass sich mit steigender Drehzahl der Hohlwalze, also mit steigender Relativgeschwindigkeit zwischen Anlagefläche und Hohlwalzeninnenwand, der Druck zwischen Hohlwalze und Anlagefläche vergrößert, wodurch sich der Lagerspalt aufweiet, der stabilisierende Drucktaschendruck abfällt und der konsumierte Volumenstrom an Druckfluid ansteigt. Das ist darauf zurückzuführen, dass das in der Hohlwalze befindliche Druckfluid in den Lagerspalt „hineingezogen” wird und einen hydrodynamischen Druck aufbaut.
Dieses Verhalten ist in den meisten Fällen unerwünscht, denn die Temperaturentwicklung und die Aufweitung im Spalt beeinflussen die über die Stützelemente einzustellende Linienbelastung in einem Walzenspalt, den die Hohlwalze mit einem Gegendruckelement (beispielsweise einer Gegenwalze) zur Behandlung einer Warenbahn aufbaut.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Stützelement zu schaffen, mit dem die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Drucktaschendrücke und des konsumierten Volumenstroms an Druckfluid vermindert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die mindestens eine Fuge die wenigstens eine Drucktasche im Wesentlichen vollständig umschließt. In ihrer einfachsten Form wird die Fuge dabei durch eine oder mehrere konzentrische Nuten gebildet, die die mit Druckfluid versorgte(n) Drucktasche(n) des Stützelementes umschließen, wobei sie zur Erhöhung der Festigkeit durch Stege unterbrochen sein können. Die Wirkung, die ein in dieser Weise gestaltetes Stützelement entfaltet, besteht darin, dass durch die plötzliche Querschnittserweiterung des Lagerspaltes der Aufbau eines hydrodynamischen Schmierdrucks gestört wird. Der Abbau des hydrostatischen Drucktaschendrucks wird dagegen nicht negativ beeinflusst. Er fällt wie gewünscht von der Drucktasche bis zur Fuge ab, bleibt darüber konstant und fällt schließlich zur Kante der Anlagefläche des Stützelementes auf das Umgebungsdruckniveau in der Walze ab. Die ringförmige Randfuge bewirkt demnach, dass der hydrostatische Druck feinfühlig eingestellt werden kann, ohne dass er gravierend durch den Aufbau eines hydrodynamischen Drucks gestört wird.
Es ist von Vorteil, wenn die Fuge keinen Zuleitungsanschluss für ein Druckfluid besitzt. In den Fugen wird damit kein zusätzlicher Druck aufgebaut, der die Wirkung und die Funktionssicherheit des Stützelementes möglicherweise negativ beeinflusst.
Vorzugsweise weist die Fuge wenigstens eine Öffnung zum Innenraum der Hohlwalze auf. Da das Druckfluid über die Fuge ins Hohlwalzeninnere abfließen kann, wird der Drucktaschendruck bereits bei Erreichen der Fuge abgebaut. Der Anlageflächenbereich des Randes von der Fuge bis zur äußeren Kante der Anlagefläche übernimmt in diesem Fall die Wirkung eines Abstreifers. Die äußere Körperkante sollte möglichst nicht abgerundet sondern scharfkantig sein. Hier wird unter Betriebsbedingungen zunächst der größte Anteil des sich in der Hohlwalze befindlichen und mitrotierenden Druckfluids verdrängt. Das über die Kante eindringende Druckfluid trifft in der Fuge auf die nächste Körperkante und wird in die Fuge umgelenkt, wo es wiederum durch Austrittsöffnungen in die Hohlwalze entweichen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigt
1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Stützelementes im eingebauten Zustand in einer Walze, die mit einer Gegenwalze einen Behandlungsspalt für eine Warenbahn bildet,
2 eine erste perspektivisch dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelementes und
3 eine zweite perspektivisch dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelementes.
1 zeigt die dem Fachmann an für sich bekannte Einbausituation für das erfindungsgemäße Stützelement. In dieser 1 wird das Stützelement 1 nur schematisch dargestellt. Es stellt einen Kolben dar, der in einer Zylindersackbohrung 13, die gleichzeitig als Druckraum fungiert, radial in einem undrehbaren Querhaupt 12 geführt. Von diesen Stützelementen können über die Länge des Querhauptes 12 verteilt in einer Reihe mehrere, bis zu hundert Stützelemente in nebeneinander aufgereihten Zylindersackbohrungen angeordnet sein, die einzeln oder in Gruppen in nicht dargestellter Weise mit Druckfluid versorgt werden. Die Stützelemente 1 werden über das Druckfluid gegen den Innenumfang einer Hohlwalze 11 gedrückt, die von außen durch ein Gegendruckelement, in diesem Fall eine Gegenwalze 14, eine Gegenkraft erfährt. Zwischen den Walzen 10, 14 bildet sich ein sogenannter Nip aus, in dem eine Warenbahn 15 unter Druckeinwirkung behandelt werden kann.
2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stützelementes 1. Oberhalb des kolbenartigen Teils befindet sich der Kopf mit seiner Anlagefläche 2, gegen den Innenumfang der Hohlwalze 11 wirkt. Die Anlagefläche 2 umfasst vier Drucktaschen 5 und den Rand 3, in dem sich wiederum die Fuge 7 befindet. Die Drucktaschen 5, die über die Versorgungsöffnungen 6 beispielsweise aus der Zylindersackbohrung mit Druckfluid versorgbar sind, sind von der Fuge 7 vollständig umgeben. Der Abstand vom Rand der Drucktasche bis zum Rand der Fuge ist dabei deutlich größer als der Abstand des gegenüberliegenden Randes der Fuge 7 bis zur äußeren Kante 4 der Anlagefläche 2. Die erste sich ergebende Ringfläche übernimmt den „tragenden Anteil” mittels dem aus der Drucktasche resultierenden hydrostatischen Druck, während der Randbereich zwischen Fuge und äußerer Kante sehr schmal sein kann, weil er lediglich eine Abstreiferfunktion für ansonsten oberhalb der Anlagefläche 2 eintretendes, einen hydrodynamischen Druck aufbauendes Druckfluid übernimmt.
Von der Fuge 7 aus führen Austrittsöffnungen 8 ins Innere der Hohlwalze 11. Die beiden Ausführungsformen der 2 und 3 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass in 3 mehrere Fugen 7 vorgesehen sind, die zwar kreisförmig angeordnet sind, aber durch Stege 9 voneinander getrennt sind. Diese Stege üben bis zu einer gewissen Breite keinen negativen Einfluss auf die Vorteile der Erfindung aus.
Der Vorteil ergibt sich aus der die Drucktaschen im Wesentlich vollständig umgebenden Fuge 7 bzw. den Fugen 7, die den Aufbau von störenden hydrodynamischen Drücken vermindern, während der hydrostatische Druck aus der Drucktasche 5 bzw. den Drucktaschen 5 erhalten bleibt.
Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind unterschiedliche Anzahlen von Drucktaschen 5 und Fugen 7 denkbar. Die Fugen 7 können beispielsweise auch konzentrisch verlaufend doppelreihig angeordnet sein.

1: Stützelement
2: Anlagefläche
3: Rand
4: Kante
5: Drucktasche
6: Versorgungsöffnung
7: Fuge
8: Austrittsöffnung
9: Steg
10: Walze
11: Hohlwalze
12: Querhaupt
13: Zylindersackbohrung/Druckraum
14: Gegenwalze
15: Warenbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3820974 A1 [0002]

Claims

Stützelement für eine Walze (10) mit steuerbarem Liniendruck, welche eine den arbeitenden Walzenumfang bildende umlaufende Hohlwalze (11) und ein diese der Länge nach durchgreifendes, rundum Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze (11) belassendes undrehbares Querhaupt (12) und über die Länge der Hohlwalze (11) verteilt in radialen Zylindersackbohrungen (13) die kolbenartigen Stützelemente (1) umfasst, die eine am Innenumfang der Hohlwalze (11) anliegende Anlagefläche (3) aufweisen, die durch wenigstens eine gegen den Innenumfang der Hohlwalze (11) offene hydrostatische Drucktasche (5) und den rings um die wenigstens eine Drucktasche (5) geschlossen umgrenzenden Rand (2) gebildet ist, und mit Abstand von der Mitte der Drucktasche mindestens eine weitere gegen den Innenumfang der Hohlwalze (11) offene, von der hydrostatischen Drucktasche (5) getrennte Fuge (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fuge (7) die wenigstens eine Drucktasche (5) im Wesentlichen vollständig umschließt.
Stützelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge (7) keinen Zuleitungsanschluss für ein Druckfluid besitzt.
Stützelement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge (7) wenigstens eine Austrittsöffnung (8) zum Innenraum der Hohlwalze aufweist.