DE102010039200A1

DE102010039200A1 - Schüttelvorrichtung

Info

Publication number: DE102010039200A1
Application number: DE201010039200
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16
Also published as: WO2012020044A1; CN202559178U; EP2603635A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung (1) zum Hin- und Herbewegen einer Walze (2) entlang einer Achse derselben, insbesondere einer Walze (2) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, die einen ersten, mit der Walze (2) in Richtung der Walzenachse (L) verbundenen Exzenterantrieb (10) und einen zweiten, mit der Walze (2) in Richtung der Walzenachse (L) verbundenen Exzenterantrieb (11), aufweist, wobei die beiden Exzenterantriebe (10, 11) von mindestens einem Motor, vorzugsweise von zwei Motoren (17, 18), angetrieben sind, wobei die beiden Exzenterantriebe (10, 11) mit dem mindestens einen Motor, vorzugsweise mit den zwei Motoren (17, 18) wenigstens mittels zwei parallelen Wellen (19, 20; 19.1, 20.1, 19.2, 20.2) und einer dazwischen angeordneten Kupplung (21) zur drehwinkelgetreuen Übertragung von Drehbewegungen verbunden sind, wobei die beiden Exzenterantriebe (10, 11) auf bzw. in einer gemeinsamen und beweglichen verfahrbaren Einrichtung (6) angeordnet sind und wobei die Walze (2) und die Einrichtung (6) mittels mindestens einer wenigstens einteiligen Schüttelstange (9) mittel- oder unmittelbar miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (21) einen veränderbaren Wellenversatz mit wenigstens einem Zwischenglied (22, 22.1), das mit den beiden Kupplungshälften (21.1, 21.2) über je ein Getriebe (23) aus wenigstens drei zueinander parallelen Lenkern (24) samt Zapfen (25) verbunden ist, aufweist, wobei das Zwischenglied (22) von einem ungelagerten scheibenartigen Körper (22.1) gebildet ist und wobei die Zapfen (25) sowohl in dem Zwischenglied (22, 22.1) als auch in den beiden Kupplungshälften (21.1, 21.2) fest angebracht und in entsprechenden Bohrungen (26) der Lenker (24) gelagert sind, und dass die Lagerung des einzelnen Zapfens (25) in der entsprechenden Bohrung (26) des Lenkers (24) mittels mindestens eines Nadellagers (27) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze entlang einer Achse derselben, insbesondere einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, die einen ersten, mit der Walze in Richtung der Walzenachse verbundenen Exzenterantrieb und einen zweiten, mit der Walze in Richtung der Walzenachse verbundenen Exzenterantrieb, aufweist, wobei die beiden Exzenterantriebe von mindestens einem Motor, vorzugsweise von zwei Motoren, angetrieben sind, wobei die beiden Exzenterantriebe mit dem mindestens einen Motor, vorzugsweise mit den beiden Motoren wenigstens mittels zwei parallelen Wellen und einer dazwischen angeordneten Kupplung zur drehwinkelgetreuen Übertragung von Drehbewegungen verbunden sind, wobei die beiden Exzenterantriebe auf bzw. in einer gemeinsamen und beweglichen verfahrbaren Einrichtung angeordnet sind und wobei die Walze und die Einrichtung mittels mindestens einer wenigstens einteiligen Schüttelstange mittel- oder unmittelbar miteinander verbunden sind.
Eine derartige Schüttelvorrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 624 102 B1 bekannt.
Diese weitgehend reaktionskräftefrei arbeitende Schüttelvorrichtung basiert auf direkt angetriebenen Massenpaaren mittels hochdynamischer Drehstromantriebe mit Winkelgleichlaufregelung, wobei die Massenpaare in einer hydrostatisch gelagerten Einrichtung, beispielsweise einem Schlitten, einem Gestell oder einem Rahmen, angeordnet sind. Die beiden Massenpaare einer derartigen Schüttelvorrichtung können jedoch auch mittels einer nur einen Antriebsmotor aufweisenden Antriebseinrichtung angetrieben sein. Zudem kann anstelle eines Elektromotors auch ein Hydraulikmotor eingesetzt werden.
Die Übertragung der erzeugten Rotationsenergie erfolgt mittels der Schüttelstange auf eine beispielhafte Brustwalze einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Die Einheit ”Schlitten mit Brustwalze” ist ein in horizontaler Richtung – mit einem gemeinsamen mechanischen Nullpunkt – frei schwingendes System.
Diese Schüttelvorrichtung weist überdies folgende Eigenschaften auf:

– Hochfrequente Schüttelung Auch bei Maschinengeschwindigkeiten von bis zu 1.200 m/min lässt sich die Formation in der herzustellenden Faserstoffbahn deutlich verbessern.
– Steuerbares Reißlängenverhältnis Durch eine Anpassung von Hub und Frequenz der Schüttelung kann das Reißlängenverhältnis in der herzustellenden Faserstoffbahn in weiten Grenzen frei gewählt werden.

Es ergibt sich somit folgender allgemeiner Nutzen für den Betreiber der Schüttelvorrichtung:

– Beste Formation in der herzustellenden Faserstoffbahn durch eine gleichmäßige Faserverteilung bei einer deutlichen Verbesserung der Papierqualität – mit Vorteilen bei der Weiterverarbeitung, beim Streichen, Imprägnieren und Bedrucken der herzustellenden Faserstoffbahn.
– Verbesserte Dimensionsstabilität durch eine gezielte Faserausrichtung in der herzustellenden Faserstoffbahn.
– Reduzierte Instandhaltungskosten durch eine geringe Beanspruchung und einen reduzierten Verschleiß.

Und der spezifische Nutzen für den Betreiber der Schüttelvorrichtung ist:

– Signifikante Verbesserung der Formation in der herzustellenden Faserstoffbahn.
– Reduzierung des Reißlängenverhältnisses in der herzustellenden Faserstoffbahn.
– Verbesserung von weiteren Qualitätsparametern, wie Berstfestigkeit, Stauchwiderstand (SCT-CD), etc. in der herzustellenden Faserstoffbahn.
– Keine Reaktionskräfte. Das Fundament muss nur das Eigengewicht der Schüttelvorrichtung tragen, keine Übertragung von störenden Schwingungen auf weitere Partien der Maschine, wie beispielsweise auf den Stoffauflauf und die Siebpartie.
– Die Ausführung ist kompakt, robust und gekapselt. Die Einrichtung bzw. der Schlitten ist vorzugsweise hydrostatisch gelagert, die Schmierung wird systemintegriert nach dem Umlaufprinzip sichergestellt.

Die bislang verwendeten Kupplungen weisen den Nachteil auf, dass ihre Lager nicht oder oft nur unzureichend mit Schmiermitteln versorgt werden und dass die geschlossenen Lagergehäuse sehr empfindlich gegenüber axialen Belastungen reagieren.
Als Folge dieser Nachteile ergibt sich oftmals ein vorzeitiger Ausfall der Lager der Kupplungen, insbesondere aufgrund von Überhitzungen und Pitting-Bildungen, dass heißt Grübchen-Bildungen auf Laufoberflächen. Zudem kommt es häufig zu schwarz angelaufenen Oberflächen an Funktionsteilen.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, eine Schüttelvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend reduziert, vorzugsweise sogar gänzlich vermieden werden. Insbesondere soll die Lebensdauer der Kupplung, insbesondere ihrer Lager erhöht, eine bessere Verträglichkeit der Kupplung gegenüber axialen Belastungen sichergestellt und eine verbesserte Schmierung der Lager der Kupplung erreicht werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Schüttelvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kupplung einen veränderbaren Wellenversatz mit wenigstens einem Zwischenglied, das mit den beiden Kupplungshälften über je ein Getriebe aus wenigstens drei zueinander parallelen Lenkern samt Zapfen verbunden ist, aufweist, wobei das Zwischenglied von einem ungelagerten scheibenartigen Körper gebildet ist und wobei die Zapfen sowohl in dem Zwischenglied als auch in den beiden Kupplungshälften fest angebracht und in entsprechenden Bohrungen der Lenker gelagert sind, und dass die Lagerung des einzelnen Zapfens in der entsprechenden Bohrung des Lenkers mittels mindestens eines Nadellagers erfolgt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Die Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zeichnet sich überdies insbesondere dadurch aus, dass sie eine Übertragung der Drehbewegung bei gegenseitiger Beweglichkeit der Wellen auf möglichst kurzer Länge ermöglicht, einfach aufgebaut ist und unerwünschte Lagerbeanspruchungen vermieden sind.
Die Lagerung des einzelnen Zapfens in der entsprechenden Bohrung des Lenkers mittels mindestens eines Nadellagers wirkt sich insbesondere positiv auf die Lebensdauer der Kupplung, insbesondere ihrer Lager aus.
Das Zwischenglied ist von einem ungelagerten scheibenartigen Körper gebildet und die Zapfen sind sowohl in dem Zwischenglied als auch in den beiden Kupplungshälften fest angebracht als auch in entsprechenden Bohrungen der Lenker gelagert. Durch die Lenker wird das Zwischenglied stets parallel zu der antriebsseitigen ersten Kupplungshälfte gehalten, so dass es sich winkeltreu mit dieser ersten Kupplungshälfte mitdreht. In gleicher Weise ist das Zwischenglied durch parallele Lenker mit der abtriebsseitigen zweiten Kupplungshälfte in Antriebsverbindung, so dass diese ihrerseits winkeltreu dem Zwischenglied und damit der ersten Kupplungshälfte folgt. Die Länge der Lenker ist geringer als der Abstand der Anlenkpunkte an den Kupplungshälften beziehungsweise dem Zwischenglied, so dass sich die Lenker bei einer kontinuierlichen Umlaufbewegung aneinander vorbeidrehen können. Dabei können sich die beiden Kupplungshälften in einem gewissen, durch die Länge der Lenker bestimmten Bereich gegeneinander bewegen, ohne dass sich an der winkeltreuen Übertragung der Drehbewegung etwas ändert. Dadurch, dass wenigstens drei Lenker vorgesehen sind, ist sichergestellt, dass über die Lenker eine gleichmäßige Drehmomentübertragung ohne Totpunkte stattfinden kann.
Weiterhin ist es nicht nötig und sogar nachteilig, das Zwischenglied zusätzlich zu lagern. Die Lage des Zwischengliedes wird bei vorgegebener An- und Abtriebswelle eindeutig durch die Lenker fixiert, und jede zusätzliche Lagerung desselben führt nur zu einer kinematischen Überbestimmung. Durch die hierbei ermöglichte, flache, scheibenartige Ausbildung des Zwischengliedes ist es wiederum möglich, die ganze Kupplung sehr flach auszubilden, so dass es möglich ist, die Bewegung der Antriebswelle auf sehr geringer axialer Länge auf eine gegenüber der Antriebswelle bewegliche Abtriebswelle zu übertragen.
Um einen größeren Wellenversatz zu ermöglichen, ohne die Kupplungshälften und das Zwischenglied sowie die Lenker unhandlich groß ausführen zu müssen, ist eine Hintereinanderschaltung mehrerer Zwischenkörper und Parallellenkergetriebe möglich.
Zwischen der jeweiligen Kupplungshälfte und den wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern und/oder zwischen dem Zwischenglied und den beidseitig wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern ist bevorzugt jeweils mindestens ein den jeweiligen Zapfen umgebendes Axiallager angebracht, so dass die Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung eine wesentlich bessere Verträglichkeit gegenüber axialen Belastungen besitzt. Das Axiallager ist bevorzugt entsprechend der DIN 5405-2 gefertigt. Die Axialkäfige sind üblicherweise aus Kunststoff oder Metall. Außerdem besitzen Axial-Nadelkränze eine sehr geringe Bauhöhe. Sie können in einer Richtung sehr hohe axiale Lasten aufnehmen, während radiale Kräfte separat aufgenommen werden müssen. Für den Einsatz der Kränze sind gehärtete und geschliffene Anlaufflächen als Laufbahn vorausgesetzt. Die Kränze mit Kunststoffkäfig sind jedoch nur für Betriebstemperaturen von –20°C bis +120°C geeignet.
Das Axiallager ist bevorzugt ein wenigstens einseitig wirkendes Axial-Nadelkranz-Lager, welches vorzugsweise eine Lagerbreite im Bereich von 1 bis 5 mm, vorzugsweise von 1 bis 3 mm, insbesondere von 2 mm, aufweist. Die Lagerbreiten führen maßgeblich zur Erreichung einer möglichst kurzen Länge der Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung bei
Weiterhin weist das wenigstens einseitig wirkende Axial-Nadelkranz-Lager bevorzugt mindestens eine der nachfolgend genannten Eigenschaften auf:

– eine dynamische axiale Tragzahl von mindestens 10.000 N, vorzugsweise von mindestens 12.000 N, insbesondere von mindestens 14.000 N;
– eine statische axiale Tragzahl von mindestens 30.000 N, vorzugsweise von mindestens 40.000 N, insbesondere von mindestens 50.000 N;
– eine Ermüdungsgrenzbelastung von mindestens 4.000 N, vorzugsweise von mindestens 4.500 N, insbesondere von mindestens 5.000 N; und/oder
– eine Grenzdrehzahl von mindestens 5.000 1/min, vorzugsweise von mindestens 7.500 1/min, insbesondere von mindestens 8.000 1/min.

Diese genannten Eigenschaften des Axial-Nadelkranz-Lagers der Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung wirken sich nachgewiesenermaßen positiv auf die Lebensdauer der Kupplung, insbesondere ihrer Lager aus. Auch gewährleisten sie einen reibungs- und nahezu wartungsarmen Betrieb der Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung.
Auf der dem Lenker abgewandten Seite des Axiallagers ist bevorzugt mindestens eine den jeweiligen Zapfen umgebende Anlaufscheibe, die idealerweise eine Scheibendicke von mindestens 2 mm, vorzugsweise von mindestens 3 mm, insbesondere von mindestens 5 mm, aufweist, angeordnet. Diese Anlaufscheibe wirkt sich unter anderem vorteilhaft auf einen verschleißarmen Betrieb der Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung bei einer möglichst kurzen Länge derselben aus. Grundsätzlich dient eine Anlaufscheibe dient der Aufnahme von axialen Lasten bei drehender Bewegung. Dabei können die auftretenden Axiallasten sowohl schwellend als auch permanent auftreten. Die schwellende Beanspruchung ist besonders für Kunststoff-Anlaufscheiben eine Herausforderung. Nur wenige Werkstoffe halten der Ermüdung stand. Die Beanspruchung der Anlaufscheibe ist hauptsächlich gekennzeichnet durch Relativdrehzahl, Druck und Art der Druckbeanspruchung, sowie der daraus resultierenden Temperatur. Neben der eigentlichen Funktion, kommt in vielen Fällen noch die Herausforderung der Montage und des geringen Einbauraums hinzu.
Überdies weist das in der Bohrung des Lenkers angeordnete Nadellager bevorzugt ein Lagergehäuse auf, welches auf der dem Axiallager abgewandten Seite mit einer Öffnung versehen ist. Durch diese angebrachte Öffnung kann die Schmierung des Lagers der Kupplung ohne große Zusatzkosten merklich verbessert und zugleich die Lebensdauer der Kupplung, insbesondere ihrer Lager erhöht werden.
Auch ist die Exzenterlage der beiden Exzenterantriebe bevorzugt gegeneinander verstellbar, um den Hub der Hin- und Herbewegung der Walze einzustellen. Durch die Verstellung des Winkels zwischen den beiden Massenpaaren von 0 bis 180° (in Umlaufrichtung) kann eine an einer Schüttelstange wirkende Massenkraft stufenlos eingestellt werden. Über die Drehgeschwindigkeit der beiden Massenpaare kann ebenfalls die Frequenz stufenlos eingestellt werden.
Die Schüttelstange weist bevorzugt eine Länge im Bereich von 300 bis 3.000 mm, vorzugsweise von 600 bis 2.500 mm, insbesondere von 800 bis 2.000 mm, auf, da in diesen Längenbereichen noch eine ausreichende, vorzugsweise optimale Festigkeit und Knicksicherheit gegeben ist.
Dabei können die Walze und die Einrichtung mittels einer einteiligen Schüttelstange mittelbar miteinander verbunden sein. Im Regelfall ist zwischen der Walze und der Einrichtung zusätzlich noch eine Kupplung vorgesehen.
Eine Schüttelvorrichtung mit einer Schüttelstange, die wenigstens ein derartiges und zumindest zeitweise fixierbares, insbesondere klemmbares Kugelgelenk aufweist, ist in der deutschen Patentanmeldung mit dem Anmelder-Aktenzeichen HPB14657 DE – „DS-Schüttelstange (Kugel)” und dem gleichen Anmeldetag offenbart. Der diesbezügliche Offenbarungsgehalt dieser deutschen Patentanmeldung wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Überdies weist die Schüttelvorrichtung bevorzugt eine Schüttelkennzahl im Bereich von 1.500 bis 6.000 [1000/min] auf, wobei sich die Schüttelkennzahl aus folgender Formel errechnet: Schüttelkennzahl = (Schüttelfrequenz² × Schüttelhub)/Siebgeschwindigkeit
Die Einheiten der einzelnen Größen sind dabei wie folgt: Schüttelkennzahl SKZ in [1000/min], Schüttelfrequenz n in [1/min], Schüttelhub s in [mm] und Siebgeschwindigkeit v_Sieb in [m/min].
Und der jeweilige Exzenterantrieb weist bevorzugt ein maximales Antriebsmoment im Bereich von 100 bis 750 Nm, vorzugsweise von 125 bis 700 Nm, insbesondere von 150 bis 600 Nm, bei einer Schüttelfrequenz von 100 bis 700 1/min, vorzugsweise von 150 bis 600 1/min, und bei einem Schüttelhub von 0,1 bis 30 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 25 mm, auf. Diese Eigenschaften sind für das Erreichen der eingangs genannten Vorteile und Nutzen der Schüttelvorrichtung wesentlich.
Die Lageregelung der Schüttelvorrichtung kann beispielsweise gemäß der Offenbarung der bereits genannten Druckschrift EP 1 624 102 B1 erfolgen. Dabei kann die Einrichtung ein System zur Zentrierung bzw. zur Beibehaltung eines gemeinsamen Nullpunkts zwischen der Walze und der Einrichtung in Bezug auf von außen wirkende Störgrößen aufweisen. Als System kann eine von einer Regeleinrichtung beaufschlagte motorische Verstelleinrichtung vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung lässt sich in hervorragender Weise auch in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn verwenden. Dabei ergeben sich dann die bereits vorstehend erwähnten erfindungsgemäßen Vorteile.
Die Maschine kann dabei in einer ersten bevorzugten Ausführungsform als eine eine Walze, insbesondere eine Brustwalze aufweisende Langsiebmaschine ausgebildet sein. Dabei bewegt die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung die Walze, insbesondere die Brustwalze hin und her. Eine derartige Langsiebmaschine ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 101 16 867 A1 , deren diesbezüglicher Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann die Maschine als eine mindestens eine Walze, insbesondere Brustwalze aufweisende Mehrlagenmaschine ausgebildet sein. Dabei bewegt die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung zumindest eine Walze, insbesondere eine Brustwalze hin und her. Eine derartige Mehrlagenmaschine ist beispielsweise aus den Druckschriften DE 40 31 038 A1 , DE 100 15 828 A1 und DE 102 23 398 A1 bekannt, deren diesbezüglicher Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht einer bekannten Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
2 eine schematische und teilweise geschnittene Draufsicht auf die in der 1 dargestellte Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
3 eine schematische und teilweise geschnittene Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Kupplung der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
4 eine schematische Teildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
5 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Axiallagers der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn; und
6 eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Anlaufscheibe der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
Die 1 zeigt eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht einer bekannten Schüttelvorrichtung 1 zum Hin- und Herbewegen einer Walze 2 für eine nicht näher dargestellte Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Die Walze 2 wird dabei entlang ihrer Längsachse L hin- und herbewegt.
Bei der Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn handeln.
Die Walze 2 ist an schematisch angedeuteten Walzenlagern 3, 4 drehbar und in Axialrichtung, also entlang ihrer Längsachse L beweglich gelagert. Die Walze 2 ist über eine im Allgemeinen lösbar ausgestaltete Kupplung 5 mit der Schüttelvorrichtung 1 verbunden. Die Schüttelvorrichtung 1 dient zum Schütteln, also zum Hin- und Herbewegen der Walze 2 entlang ihrer Längsachse L, wie es durch einen Doppelpfeil A angedeutet ist.
Die Schüttelvorrichtung 1 weist eine Einrichtung 6, beispielsweise einen Schlitten, ein Gestell oder einen Rahmen, auf, die an Einrichtungslagern 7, 8 in Richtung des Doppelpfeils A, also entlang der Längsachse L der Walze 2 beweglich bzw. verfahrbar gelagert ist.
Die Einrichtung 6 ist an einem axialen Ende starr mit einer Schüttelstange 9 versehen, die starr in die Kupplung 5 übergeht, derart, dass eine Hin- und Herbewegung der Einrichtung 6 zu einer entsprechenden Hin- und Herbewegung der Walze 2 führt.
Hierzu sind an der Einrichtung 6 ein erster Exzenterantrieb 10 und ein zweiter Exzenterantrieb 11 vorgesehen.
Der erste Exzenterantrieb 10 ist durch ein Paar von Schwungmassenkörpern 13, 14 gebildet, die symmetrisch zu einer Walzenachse 12 der Walze 2 drehbar in der Einrichtung 6 gelagert sind und die angetrieben sind, beispielsweise von einem nicht dargestellten ersten Motor. Der zweite Exzenterantrieb 11 ist durch ein Paar von Schwungmassenkörpern 15, 16 gebildet, die ebenfalls symmetrisch zu der Walzenachse 12 drehbar in der Einrichtung 6 gelagert sind und die angetrieben sind, beispielsweise von einem nicht dargestellten zweiten Motor. Es kann jedoch auch nur eine, einen Antriebsmotor aufweisende Antriebseinrichtung zum Antrieb der beiden Paare von Schwungmassekörpern 13, 14; 15, 16 vorgesehen sein. Die Exzenterlage der beiden Exzenterantriebe 10, 11 ist gegeneinander verstellbar, um den Hub der Hin- und Herbewegung der Walze 2 einzustellen.
Die 2 zeigt eine schematische und teilweise geschnittene Draufsicht auf die in der 1 dargestellte Schüttelvorrichtung 1 zum Hin- und Herbewegen einer nicht dargestellten Walze für eine nicht näher dargestellte Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
Der erste Exzenterantrieb 10 ist, wie bereits ausgeführt, durch ein Paar von Schwungmassenkörpern 13, 14 gebildet, die von einem ersten Motor 17 angetrieben sind. Der zweite Exzenterantrieb 11 ist wiederum durch ein Paar von Schwungmassenkörpern 15, 16 gebildet, die von einem zweiten Motor 18 angetrieben sind. Die beiden Exzenterantriebe 10, 11 sind mit dem jeweiligen Motor 17, 18 wenigstens mittels zwei parallelen Wellen 19.1, 20.1, 19.2, 20.2 und einer dazwischen angeordneten Kupplung 21 zur drehwinkelgetreuen Übertragung von Drehbewegungen verbunden. Auch sind die beiden Exzenterantriebe 10, 11 auf bzw. in der gemeinsamen und beweglichen Einrichtung 6 angeordnet,
Die 3 zeigt nun eine schematische und teilweise geschnittene Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Kupplung 21 der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 zum Hin- und Herbewegen einer nicht dargestellten Walze für eine nicht näher dargestellte Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
Die Kupplung 21 weist einen veränderbaren Wellenversatz mit wenigstens einem Zwischenglied 22, das mit den beiden Kupplungshälften 21.1, 21.2 über je ein Getriebe 23 aus drei zueinander parallelen Lenkern 24 samt Zapfen 25 verbunden ist, auf. Die Zapfen 25 der drei zueinander parallelen Lenker 24 sind in gleichen Abständen von den Achsen der beiden Wellen 19, 20 und jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet. Das Zwischenglied 22 ist von einem ungelagerten scheibenartigen Körper 22.1 gebildet und die Zapfen 25 sind sowohl in dem Zwischenglied 22 als auch in den beiden Kupplungshälften 21.1, 21.2 fest angebracht und in entsprechenden Bohrungen 26 der Lenker 24 gelagert.
Die Lagerung des einzelnen Zapfens 25 in der entsprechenden Bohrung 26 des Lenkers 24 erfolgt mittels eines jeweiligen Nadellagers 27, welches ein Lagergehäuse 28 aufweist.
Und zwischen der jeweiligen Kupplungshälfte 21.1, 21.2 und den wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern 24 ist jeweils ein den jeweiligen Zapfen 25 umgebendes Axiallager 29 angebracht. Weiterhin ist zwischen dem Zwischenglied 22 und den beidseitig drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern 24 jeweils mindestens ein den jeweiligen Zapfen 25 umgebendes Axiallager 29 angebracht is.
Und auf der dem Lenker 24 abgewandten Seite des Axiallagers 29 ist eine den jeweiligen Zapfen 25 umgebende Anlaufscheibe 30 angeordnet.
So ist zwischen der jeweiligen Kupplungshälfte 21.1, 21.2 und den wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern 24 jeweils ein den jeweiligen Zapfen 25 umgebendes Axiallager 29 angebracht. Auch ist zwischen dem Zwischenglied 22 und den beidseitig wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern 25 jeweils ein den jeweiligen Zapfen 25 umgebendes Axiallager 29 angebracht (vgl. 4).
Das Axiallager 29 ist ein wenigstens einseitig wirkendes Axial-Nadelkranz-Lager.
In der 3 ist eine Ausführungsform mit einem einzigen Zwischenglied 22 dargestellt, das mit der antriebs- und der abtriebsseitigen Kupplungshälfte 21.1, 21.2 über je ein Getriebe 23 in Antriebsverbindung steht. Man kann die beschriebene Wellenkupplung aber auch mit zwei oder mehr scheibenförmigen Zwischengliedern aufbauen, um den Wellenversatz in einem entsprechend größeren Bereich verändern zu können.
Die 4 zeigt eine schematische Teildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 zum Hin- und Herbewegen einer nicht dargestellten Walze für eine nicht näher dargestellte Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
Das in der Bohrung 26 des Lenkers 24 angeordnete Nadellager 27 für den Zapfen 25 weist das bereits erwähnte Lagergehäuse 28 auf, welches überdies auf der dem Axiallager 29 und der Anlaufscheibe 30 abgewandten Seite mit einer Öffnung 31 versehen ist.
Das Axiallager 29 ist bevorzugt wiederum ein wenigstens einseitig wirkendes Axial-Nadelkranz-Lager.
Die 5 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Axiallagers 29 der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 zum Hin- und Herbewegen einer nicht dargestellten Walze für eine nicht näher dargestellte Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
Das dargestellte Axiallager 29 ist ein wenigstens einseitig wirkendes Axial-Nadelkranz-Lager, welches vorzugsweise eine Lagerbreite 29.B im Bereich von 1 bis 5 mm, vorzugsweise von 1 bis 3 mm, insbesondere von 2 mm, aufweist. Zudem weist das wenigstens einseitig wirkende Axial-Nadelkranz-Lager 29 mindestens eine der nachfolgend genannten Eigenschaften auf:

– eine dynamische axiale Tragzahl C_a von mindestens 10.000 N, vorzugsweise von mindestens 12.000 N, insbesondere von mindestens 14.000 N;
– eine statische axiale Tragzahl C_0a von mindestens 30.000 N, vorzugsweise von mindestens 40.000 N, insbesondere von mindestens 50.000 N;
– eine Ermüdungsgrenzbelastung C_ua von mindestens 4.000 N, vorzugsweise von mindestens 4.500 N, insbesondere von mindestens 5.000 N; und/oder
– eine Grenzdrehzahl n_G von mindestens 5.000 1/min, vorzugsweise von mindestens 7.500 1/min, insbesondere von mindestens 8.000 1/min.

Die 6 zeigt eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Anlaufscheibe 30 der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 zum Hin- und Herbewegen einer nicht dargestellten Walze für eine nicht näher dargestellte Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
Die dargestellte Anlaufscheibe 30 weist eine Scheibendicke 30.d von mindestens 2 mm, vorzugsweise von mindestens 3 mm, insbesondere von mindestens 5 mm, auf.
Weiterhin ist die Exzenterlage der beiden Exzenterantriebe 10, 11 der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 gegeneinander verstellbar, um den Hub der Hin- und Herbewegung der Walze einzustellen (vgl. 2).
Weiterhin weist die jeweils in den 3 bis 6 zumindest teilweise dargestellte erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung 1 eine Schüttelkennzahl SKZ im Bereich von 1.500 bis 6.000 [1000/min] auf, wobei sich die Schüttelkennzahl SKZ aus folgender Formel errechnet (vgl. 1): SKZ = ((Schüttelfrequenz n)² × (Schüttelhub s))/(Siebgeschwindigkeit V_Sieb)
Die Einheiten der einzelnen Größen sind dabei wie folgt: Schüttelkennzahl SKZ in [1000/min], Schüttelfrequenz n in [1/min], Schüttelhub s in [mm] und Siebgeschwindigkeit V_Sieb in [m/min].
Der jeweilige Exzenterantrieb 10, 11 weist ein maximales Antriebsmoment M_max im Bereich von 100 bis 750 Nm, vorzugsweise von 125 bis 700 Nm, insbesondere von 150 bis 600 Nm, bei einer Schüttelfrequenz n von 100 bis 700 1/min, vorzugsweise von 150 bis 600 1/min, und bei einem Schüttelhub s von 0 bis 30 mm, vorzugsweise von 0 bis 25 mm, auf (vgl. 1).
Die jeweils in den 3 bis 6 zumindest teilweise dargestellte erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung 1 eignet sich in hervorragender Weise zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn.
Diese Maschine kann dabei als eine eine Walze, insbesondere eine Brustwalze aufweisende Langsiebmaschine ausgebildet sein und die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung kann die Walze, insbesondere die Brustwalze hin- und herbewegen. Alternativ kann diese Maschine nach Anspruch auch als eine mindestens eine Walze, insbesondere eine Brustwalze aufweisende Mehrlagenmaschine ausgebildet sein und die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung kann zumindest eine Walze, insbesondere eine Brustwalze hin- und herbewegen.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Schüttelvorrichtung der eingangs genannten Arten geschaffen wird, welche die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend reduziert, vorzugsweise sogar gänzlich vermeidet. Insbesondere wird die Lebensdauer der Kupplung, insbesondere ihrer Lager erhöht, eine bessere Verträglichkeit der Kupplung gegenüber axialen Belastungen sichergestellt und eine verbesserte Schmierung der Lager der Kupplung erreicht.
Bezugszeichenliste

1: Schüttelvorrichtung
2: Walze
3: Walzenlager
4: Walzenlager
5: Kupplung
6: Einrichtung
7: Einrichtungslager
8: Einrichtungslager
9: Schüttelstange
10: Erster Exzenterantrieb
11: Zweiter Exzenterantrieb
12: Walzenachse
13: Schwungmassenkörper
14: Schwungmassenkörper
15: Schwungmassenkörper
16: Schwungmassenkörper
17: Erster Motor
18: Zweiter Motor
19: Welle
19.1: Welle
19.2: Welle
20: Welle
20.1: Welle
20.2: Welle
21: Kupplung
21.1: Kupplungshälfte
21.2: Kupplungshälfte
22: Zwischenglied
23: Getriebe
24: Lenker
25: Zapfen
26: Bohrung
27: Nadellager
28: Lagergehäuse
29: Axiallager, Axial-Nadelkranz-Lager
29.B: Lagerbreite
30: Anlaufscheibe
30.d: Scheibendicke
31: Öffnung
C_0a: statische axiale Tragzahl
C_a: dynamische axiale Tragzahl
C_ua: Ermüdungsgrenzbelastung
M_max: maximales Antriebsmoment
n: Schüttelfrequenz
n_G: Grenzdrehzahl
s: Schüttelhub
SKZ: Schüttelkennzahl
V_Sieb: Siebgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1624102 B1 [0002, 0031]
DE 10116867 A1 [0033]
DE 4031038 A1 [0034]
DE 10015828 A1 [0034]
DE 10223398 A1 [0034]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 5405-2 [0018]

Claims

Schüttelvorrichtung (1) zum Hin- und Herbewegen einer Walze (2) entlang einer Achse derselben, insbesondere einer Walze (2) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, die einen ersten, mit der Walze (2) in Richtung der Walzenachse (L) verbundenen Exzenterantrieb (10) und einen zweiten, mit der Walze (2) in Richtung der Walzenachse (L) verbundenen Exzenterantrieb (11), aufweist, wobei die beiden Exzenterantriebe (10, 11) von mindestens einem Motor, vorzugsweise von zwei Motoren (17, 18), angetrieben sind, wobei die beiden Exzenterantriebe (10, 11) mit dem mindestens einen Motor, vorzugsweise mit den zwei Motoren (17, 18) wenigstens mittels zwei parallelen Wellen (19, 20; 19.1, 20.1, 19.2, 20.2) und einer dazwischen angeordneten Kupplung (21) zur drehwinkelgetreuen Übertragung von Drehbewegungen verbunden sind, wobei die beiden Exzenterantriebe (10, 11) auf bzw. in einer gemeinsamen und beweglichen verfahrbaren Einrichtung (6) angeordnet sind und wobei die Walze (2) und die Einrichtung (6) mittels mindestens einer wenigstens einteiligen Schüttelstange (9) mittel- oder unmittelbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (21) einen veränderbaren Wellenversatz mit wenigstens einem Zwischenglied (22, 22.1), das mit den beiden Kupplungshälften (21.1, 21.2) über je ein Getriebe (23) aus wenigstens drei zueinander parallelen Lenkern (24) samt Zapfen (25) verbunden ist, aufweist, wobei das Zwischenglied (22) von einem ungelagerten scheibenartigen Körper (22.1) gebildet ist und wobei die Zapfen (25) sowohl in dem Zwischenglied (22, 22.1) als auch in den beiden Kupplungshälften (21.1, 21.2) fest angebracht und in entsprechenden Bohrungen (26) der Lenker (24) gelagert sind, und dass die Lagerung des einzelnen Zapfens (25) in der entsprechenden Bohrung (26) des Lenkers (24) mittels mindestens eines Nadellagers (27) erfolgt.
Schüttelvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen Kupplungshälfte (21.1, 21.2) und den wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern (24) jeweils mindestens ein den jeweiligen Zapfen (25) umgebendes Axiallager (29) angebracht ist.
Schüttelvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenglied (22, 22.1) und den beidseitig wenigstens drei benachbarten und zueinander parallelen Lenkern (24) jeweils mindestens ein den jeweiligen Zapfen (25) umgebendes Axiallager (29) angebracht ist.
Schüttelvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager ein wenigstens einseitig wirkendes Axial-Nadelkranz-Lager (29) ist, welches vorzugsweise eine Lagerbreite (29.B) im Bereich von 1 bis 5 mm, vorzugsweise von 1 bis 3 mm, insbesondere von 2 mm, aufweist.
Schüttelvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens einseitig wirkende Axial-Nadelkranz-Lager (29) mindestens eine der nachfolgend genannten Eigenschaften aufweist: – eine dynamische axiale Tragzahl (C_a) von mindestens 10.000 N, vorzugsweise von mindestens 12.000 N, insbesondere von mindestens 14.000 N; – eine statische axiale Tragzahl (C_0a) von mindestens 30.000 N, vorzugsweise von mindestens 40.000 N, insbesondere von mindestens 50.000 N; – eine Ermüdungsgrenzbelastung (C_ua) von mindestens 4.000 N, vorzugsweise von mindestens 4.500 N, insbesondere von mindestens 5.000 N; und/oder – eine Grenzdrehzahl (n_G) von mindestens 5.000 1/min, vorzugsweise von mindestens 7.500 1/min, insbesondere von mindestens 8.000 1/min.
Schüttelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Lenker (24) abgewandten Seite des Axiallagers (29) mindestens eine den jeweiligen Zapfen (25) umgebende Anlaufscheibe (30) angeordnet ist.
Schüttelvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheibe (30) eine Scheibendicke (30.d) von mindestens 2 mm, vorzugsweise von mindestens 3 mm, insbesondere von mindestens 5 mm, aufweist.
Schüttelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Bohrung (26) des Lenkers (24) angeordnete Nadellager (27) ein Lagergehäuse (28) aufweist, welches auf der dem Axiallager (29) abgewandten Seite mit einer Öffnung (31) versehen ist.
Schüttelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterlage der beiden Exzenterantriebe (10, 11) gegeneinander verstellbar ist, um den Hub der Hin- und Herbewegung der Walze (2) einzustellen.
Schüttelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schüttelkennzahl (SKZ) im Bereich von 1.500 bis 6.000 [1000/min] aufweist, wobei sich die Schüttelkennzahl (SKZ) aus folgender Formel errechnet: SKZ = ((Schüttelfrequenz n) ² × (Schüttelhub s))/(Siebgeschwindigkeit v_Sieb)
Schüttelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Exzenterantrieb (10, 11) ein maximales Antriebsmoment (M_Max) im Bereich von 100 bis 750 Nm, vorzugsweise von 125 bis 700 Nm, insbesondere von 150 bis 600 Nm, bei einer Schüttelfrequenz (n) von 100 bis 700 1/min, vorzugsweise von 150 bis 600 1/min, und bei einem Schüttelhub (s) von 0,1 bis 30 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 25 mm, aufweist.
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Schüttelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine eine Walze (2), insbesondere Brustwalze aufweisende Langsiebmaschine ausgebildet ist und dass die Schüttelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 die Walze (2), insbesondere Brustwalze hin- und herbewegt.
Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine mindestens eine Walze, insbesondere Brustwalze aufweisende Mehrlagenmaschine ausgebildet ist und dass die Schüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zumindest eine Walze, insbesondere Brustwalze hin- und herbewegt.