DE10221619A1

DE10221619A1 - Walze

Info

Publication number: DE10221619A1
Application number: DE10221619A
Authority: DE
Inventors: Eva Scheideler
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-27
Also published as: WO2003097934A1; AU2003240843A1

Abstract

Eine Walze, insbesondere für eine Papiermaschine, besitzt einen mehrschichtigen Walzenmantel, der zumindest eine tragende Schicht und zumindest eine schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht aufweist. Dabei bestehen die tragende Schicht und die schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze insbesondere für eine Papiermaschine.
Insbesondere Stahlwalzen besitzen eine sehr geringe innere Dämpfung, was sich besonders nachteilig auf das Schwingungsverhalten auswirkt. So kann es beispielsweise in Glättwerken, Kalandern, Streichaggregaten, insbesondere Leimpressen, und/oder dergleichen insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung von Walzenbelägen zu Querstreifen auf der Papierbahn kommen. Sobald diese Streifen sichtbar werden, ist die Papierbahn unbrauchbar und Ausschuss. Bei diesem sogenannten Barring-Effekt handelt es sich vermutlich um Auswirkungen von Schwingungserscheinungen. Die sehr geringe innere Dämpfung hat überdies zur Folge, dass sich Körperschall nahezu ungehindert ausbreiten kann und sich damit nachhallende Abstrahlungen von Luftschall bilden können, die störenden Lärm bedeuten.
Die bisherigen Maßnahmen zur Erhöhung der Dämpfung der Walzen greifen an den Lagerzapfen an.
Kalanderwalzen, Softglättwerkswalzen und Streichauftragswalzen werden derzeit mit bestimmten Kunststoffmaterialien bezogen, die ausschließlich dazu dienen, bestimmte Oberflächeneigenschaften zu erzeugen, die eine optimale Veredelung des Papiers ermöglichen.
"CSR"-Walzen weisen einen weiteren Deckmantel zum zentralen Rohr auf. Dabei ist das betreffende äußere "CSR"-Rohr, d. h. der betreffende Deckmantel, nur in der Mitte an das zentrale Rohr angebunden, so dass sich die axialen Ränder frei verformen können. Das äußere Rohr dient ausschließlich dem Ausgleich von Verformungen, um dadurch den Bahnverlauf von Filzen und Sieben zu optimieren.

Die DE 30 12 060 C2 befasst sich mit Dämpfungsmechanismen, die speziell für einen geteilten Zylinder vorgesehen sind, wie er bei Druckmaschinen eingesetzt wird. Dabei werden zwischen einem tragenden Halterkreuz und Zylindersegmenten dämpfende Materialien eingebracht bzw. die vorhandenen Hohlräume zwischen den Zylindersegmenten und dem Halterkreuz mit dämpfenden Materialien aufgefüllt.

Grauguss hat zwar eine dämpfende, d. h. energievernichtende Wirkung, wobei er gleichzeitig eine statische Funktion erfüllt. Hierbei ist jedoch von Nachteil, dass festigkeitsbezogene Eigenschaften höhere Sicherheitsbeiwerte erfordern und die geforderten Festigkeiten bei den heutigen Maschinen, bei denen die Maschinengeschwindigkeit v beispielsweise größer als 1600 m/min und die Breite B größer als 10 m sein kann, nicht mehr erreicht werden.

Ziel der Erfindung ist es, eine Walze der eingangs genannten Art mit verbesserten schall- und/oder schwingungsdämpfenden Eigenschaften zu schaffen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Walze insbesondere für eine Papiermaschine, mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der zumindest eine tragende Schicht und zumindest eine schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht aufweist. Dabei bestehen die tragende Schicht und die schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien.

Damit lassen sich erhöhte Dämpfungseigenschaften erzielen, die die Schwingungsneigung der Walze wie zum Beispiel die Neigung zu Biegeschwingungen und Schalenschwingung verringern und entsprechend zur Vermeidung oder Verringerung des zuvor genannten Barring-Effekts zum Beispiel in Pressen, Glättwerken, Kalandern, Streichaggregaten usw. beitragen. Zudem werden auch die Schallausstrahlungen (Körperschalleigenschaften) der Walze verringert, was eine geringere Lärmentwicklung bei den jeweiligen Walzen zum Beispiel in Pressen, Glättwerken, Kalandern, Streichaggregaten usw. zur Folge hat.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt sich insbesondere auch eine Trennung von statischer Funktion und dämpfender Wirkung, d. h. schall- bzw. schwingungsdämpfenden Eigenschaften, so dass das betreffende Material bzw. der Aufbau der jeweiligen dämpfenden Schicht unabhängig von der Beschaffenheit einer jeweiligen tragenden Schicht im Hinblick auf eine möglichst optimale Dämpfungswirkung ausgewählt werden können.

Die verschiedenen Schichten können insbesondere zueinander zumindest im Wesentlichen konzentrische Rohre bilden.

Vorteilhafterweise ist wenigstens eine aus Kunststoff bestehende schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht vorgesehen. Dabei kann eine jeweilige schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff, Polyurethan, Paracril und/oder dergleichen bestehen.

Grundsätzlich kann beispielsweise auch wenigstens eine aus Gummi bestehende schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht vorgesehen sein.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze besteht wenigstens eine schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht aus einem Werkstoff mit einem Schubmodul (G_k) im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 20 N/mm².

Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn der Verlustfaktor (d_k) des betreffenden Werkstoffs einer jeweiligen schall- bzw. schwingungsdämpfenden Schicht im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 4,0 besteht. Der Verlustfaktor ist definiert als Verhältnis zwischen dem Verlust-E-Modul (Imaginärteil des E-Moduls) und dem Speicher-E-Modul (Realteil des E-Moduls) von Kunststoffen.

Für eine jeweilige dämpfende Materialschicht werden also bevorzugt Kunststoffe mit einem niedrigen Schubmodul und einem großen Verlustfaktor eingesetzt.

Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform ist wenigstens eine aus Metall bestehende tragende Schicht vorgesehen. So kann insbesondere beispielsweise ein tragendes Stahlrohr vorgesehen sein.

Grundsätzlich kann beispielsweise auch wenigstens eine aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehende tragende Schicht vorgesehen sein.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze ist auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite eines durch zumindest eine tragende Schicht gebildeten tragenden Rohres jeweils wenigstens eine schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht vorgesehen.

Die Walze kann beispielsweise auch einen sandwichartigen Aufbau besitzen, bei dem zwischen zwei aufeinander folgenden tragenden Schichten jeweils eine schall- und/oder schwingungsdämpfende Verbindungsschicht vorgesehen ist.

Die tragenden Schichten können auch hier beispielsweise wieder aus Metall oder CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehen.

Ist eine innenliegende und/oder eine außenliegende schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht vorgesehen, so kann diese vorteilhafterweise durch eine zusätzliche Deckschicht abgedeckt sein. Eine solche Deckschicht kann beispielsweise wieder aus Metall oder aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Materialien für diese Deckschicht denkbar.

Die jeweiligen Schichten sind vorzugsweise fest miteinander verbunden, wobei vorzugsweise jeweils eine durchgehende Verbindung vorgesehen ist.

Die betreffende Walze kann beispielsweise einer Presse, einem Glättwerk, einem Kalander, einem Streichaggregat oder dergleichen zugeordnet sein.

Wie bereits erwähnt werden Kalanderwalzen, Softglättwerkswalzen und Streichauftragswalzen derzeit mit bestimmten Kunststoffmaterialien bezogen, um so Oberflächeneigenschaften zu erzeugen, die eine optimale Veredelung des Papiers ermöglichen. Diese derzeit verwendeten Bezüge werden jedoch nicht eingesetzt, um die Dämpfungseigenschaften der Walzen zu beeinflussen. Bei solchen Walzen, an deren äußere Oberfläche besondere Anforderungen für die Papierveredelung gestellt werden, kann nun mehr Dämpfung eingebracht werden, indem erfindungsgemäß zusätzlich eine dämpfende Materialschicht, die ansonsten keine weiteren Aufgaben erfüllen muss, mit oder ohne eine weitere Deckschicht zum Beispiel aus Metall, CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff usw. zum Beispiel an der Innenseite des Rohres angebracht wird.

Beispielsweise eine zusätzliche dämpfende Materialschicht verbunden mit einer zum Beispiel metallischen oder aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehenden Deckschicht kann beispielsweise in den Auftragswalzen von Streichaggregaten eingesetzt werden, um so die betreffenden Walzen mehr zu bedämpfen und damit die Schwingungsneigung von Streichaggregaten zu verringern. Für Kalanderwalzen bietet sich ein ähnliches Vorgehen an. Wie bereits erwähnt ist beispielsweise auch die Sandwichbauweise von Walzen denkbar, bei denen die tragenden Schichten zum Beispiel aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff erstellt werden und die Verbindungsschichten von stark dämpfenden Materialien gebildet werden.

Einfache Leitwalzen, zum Beispiel in der Pressenpartie, können durch beispielsweise eine zusätzliche dämpfende Materialschicht außen und eine weitere zum Beispiel metallische oder aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehende Deckschicht in ihren Dämpfungseigenschaften positiv beeinflusst werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer Walze mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der eine äußere tragende Schicht und eine mit einer zusätzlichen Deckschicht versehene innere schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht aufweist,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Walze mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der eine äußere tragende Schicht und eine innere schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht aufweist,
Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Walze mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der eine innere tragende Schicht und eine äußere schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht aufweist,
Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Walze mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der eine innere tragende Schicht sowie zwei schall- und/oder schwingungsdämpfende Schichten aufweist, und
Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Walze mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der eine innere tragende Schicht und eine mit einer zusätzlichen Deckschicht versehene äußere schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht aufweist.
Fig. 1 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine Ausführungsform einer Walze 10, bei der es sich beispielsweise um eine Walze für eine Papiermaschine handeln kann.
Die Walze besitzt einen mehrschichtigen Walzenmantel, der im vorliegenden Fall aus einer äußeren tragenden Schicht 12 und einer mit einer zusätzlichen Deckschicht 14 versehenen inneren schall- und/oder schwingungsdämpfenden Schicht 16 besteht.
Fig. 2 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Walze 10 mit einem mehrschichtigen Walzenmantel. Im vorliegenden Fall weist dieser Walzenmantel eine äußere tragende Schicht 12 und eine innere schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht 16 auf. Eine Deckschicht ist im vorliegenden Fall also nicht vorgesehen.
Fig. 3 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Walze 10, deren mehrschichtiger Walzenmantel aus einer inneren tragenden Schicht 12 und einer äußeren schall- und/oder schwingungsdämpfenden Schicht 16 besteht. Eine Deckschicht ist auch im vorliegenden Fall nicht vorgesehen.
Fig. 4 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Walze 10 mit einem mehrschichtigen Walzenmantel. Im vorliegenden Fall besteht der Walzenmantel aus einer inneren tragenden Schicht 12 und zwei schall- und/oder schwingungsdämpfenden Schichten 161, 162. Auch im vorliegenden Fall ist keine Deckschicht vorgesehen.
Fig. 5 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Walze 10, deren mehrschichtiger Walzenmantel aus einer inneren tragenden Schicht 12 und einer mit einer zusätzlichen Deckschicht 14 versehenen äußeren schall- und/oder schwingungsdämpfenden Schicht 16 besteht.
Die tragenden Schichten 12 und die schall- und/oder schwingungsdämpfenden Schichten 16 bestehen vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien.
Wie anhand der Fig. 1 bis 5 zu erkennen ist, bilden die Schichten 12, 16 zueinander zumindest im Wesentlichen konzentrische Rohre.
Die schall- und/oder schwingungsdämpfenden Schichten 12 können beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi bestehen. Bevorzugt bestehen sie aus einem Werkstoff mit einem Schubmodul G_k im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 20 N/mm² und/oder mit einem Verlustfaktor d_k im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 4,0.
Die tragenden Schichten 12 können insbesondere aus Metall, CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff usw. bestehen.
Es ist beispielsweise auch ein sandwichartiger Aufbau denkbar, bei dem zwischen zwei aufeinander folgenden tragenden Schichten 12 jeweils eine schall- und/oder schwingungsdämpfende Verbindungsschicht 16 vorgesehen ist.
Auch die Deckschichten 14 können insbesondere wieder aus Metall oder CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehen.
Die jeweiligen Schichten 12, 16 sind vorzugsweise jeweils durchgehend fest miteinander verbunden.
Die betreffenden Walzen 10 können beispielsweise einer Presse, einem Glättwerk, einem Kalander, einem Streichaggregat oder dergleichen zugeordnet sein. Bezugszeichenliste 10 Walze
12 tragende Schicht
14 Deckschicht
16 schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht

Claims

1. Walze (10) insbesondere für eine Papiermaschine, mit einem mehrschichtigen Walzenmantel, der zumindest eine tragende Schicht (12) und zumindest eine schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht (16) aufweist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Schicht (12) und die schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht (16) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (12, 16) zueinander zumindest im Wesentlichen konzentrische Rohre bilden.

4. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus Kunststoff bestehende schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht (16) vorgesehen ist.

5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus thermoplastischem Kunststoff, Polyurethan, Paracril und/oder dergleichen bestehende schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht (16) vorgesehen ist.

6. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus Gummi bestehende schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht (16) vorgesehen ist.

7. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht (16) aus einem Werkstoff mit einem Schubmodul (G_k) im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 20 N/mm² besteht.

8. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine schall- bzw. schwingungsdämpfende Schicht (16) aus einem Werkstoff mit einem Verlustfaktor (d_k) im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 4,0 besteht.

9. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus Metall bestehende tragende Schicht (12) vorgesehen ist.

10. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff bestehende tragende Schicht (12) vorgesehen ist.

11. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite eines durch zumindest eine tragende Schicht (12) gebildeten tragenden Rohres jeweils wenigstens eine schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht (16) vorgesehen ist.

12. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen sandwichartigen Aufbau besitzt, bei dem zwischen zwei aufeinander folgenden tragenden Schichten (12) jeweils eine schall- und/ oder schwingungsdämpfende Verbindungsschicht (16) vorgesehen ist.

13. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innen liegende schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht durch eine zusätzliche Deckschicht (14) abgedeckt ist.

14. Walze nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine außen liegende schall- und/oder schwingungsdämpfende Schicht (16) durch eine zusätzliche Deckschicht (14) abgedeckt ist.

15. Walze nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (14) aus Metall besteht.

16. Walze nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (14) aus CFK oder aus einem ähnlichen faserverstärkten Kunststoff besteht.

17. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Schichten vorzugsweise durchgehend fest miteinander verbunden sind.

18. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einer Presse, einem Glättwerk, einem Kalander, einem Streichaggregat oder dergleichen zugeordnet ist.