-
Die Erfindung betrifft eine Walze,
insbesondere eine Rollenwickler- oder Pressenwalze, die einen Berührungsbereich
für eine
Rolle oder Bahn aufweist und die in Axialrichtung in mindestens
zwei Abschnitte unterteilt ist, die eine Stoßstelle zwischen sich bilden
und im Bereich der Stoßstelle
gelagert sind.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand
einer Walze für
eine Rollenwickeleinrichtung beschrieben. Sie ist jedoch auch bei
anderen Walzen anwendbar, bei denen ähnliche Probleme bestehen. Eine
weitere bevorzugte Anwendung gibt es bei einer Walze, die eine Presse
für eine
Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn verwendet wird.
-
Bei einer Rollenwickeleinrichtung
liegt eine Wickelrolle, auf die eine Papier- oder Kartonbahn aufgewickelt
wird, im Berührungsbereich
an der Walze an. Mit Hilfe der Walze wird ein Kontaktdruck auf die
Wickelrolle ausgeübt.
Dieser Kontaktdruck ist unter anderem ein Parameter, der die Wickelhärte beeinflußt. Einer
Rollenwickeleinrichtung vorgeschaltet ist in der Regel eine Längsschneideinrichtung,
mit der eine ankommende Bahn, die eine Breite von bis zu 10 m aufweisen
kann, in mehrere Teilbahnen unterteilt wird. Diese Teilbahnen müssen gleichzeitig aufgewickelt
werden. Es ist daher erforderlich, daß die Walze mindestens die
gleiche Breite wie die ankommende Bahn aufweist.
-
Die Geschwindigkeiten, mit der die
Walze betrieben wird, werden immer höher. Derzeit sind Umfangsgeschwindigkeiten
von 2.500 bis 3.000 m/min durchaus üblich. Dies führt dazu,
daß die
Walze in den Bereich von kritischen Drehzahlen kommt. Ein Betrieb
in diesem Drehzahlbereich ist unerwünscht, weil die Walze hier
zu Schwingungen neigt.
-
Eine Maßnahme, um die kritischen Drehzahlen
zu verändern,
besteht in einer Durchmessererhöhung
der Walze. Der Durchmessererhöhung
der Walze sind aber durch bestimmte geometrische Anforderungen Grenzen
gesetzt. Wenn die Walze als Tragwalze in einem Doppeltragwalzenwickler
eingesetzt wird, dann darf sie einen bestimmten Durchmesser nicht überschreiten.
Ansonsten würde
eine Wickelhülse,
auf die die Materialbahn aufgewickelt wird, so tief in das Wickelbett
einsinken, daß sie
von einer Andruckwalze nicht mehr erreicht würde.
-
Man hat daher versucht, durch dünnere Walzen
mit kleineren Durchmessern, die man in Axialrichtung in mindestens
zwei Abschnitte unterteilt, die Grenzen der kritischen Drehzahlen
nach oben zu verschieben. Die Abschnitte sind dabei an ihren beiden axialen
Enden gelagert, also auch im Bereich der Stoßstellen, die sich zwischen
zwei Walzenabschnitten ergeben.
-
Diese Vorgehensweise hat jedoch den
Nachteil, daß der
durchgehende Walzenmantel an den Stoßstellen unterbrochen wird.
Dies kann bei einigen Materialsorten zu unerwünschten Erscheinungen führen. Bei
der Verwendung in einer Rollenwickeleinrichtung kann dies beispielsweise
zu Wickelfehlern führen,
die dadurch bedingt sind, daß sich
im Bereich der Stoßstelle
eine andere Pressung der Walze gegen die Wickelrolle ergibt als
in den übrigen
Bereichen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hohe
Drehzahlen bei geringem Durchmesser der Walze zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Walze
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Stoßstelle durch ein umlaufendes
Band überbrückt ist, dessen
Außenfläche im betriebsbereiten
Zustand im Berührungsbereich
bündig
zur Umfangsfläche
der Abschnitte verläuft.
-
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die axialen
Längen
der einzelnen Abschnitte so zu gestalten, daß die kritischen Drehzahlen
auch bei Walzen mit relativ kleinem Durchmesser nach oben verschoben
werden. Im Bereich der Stoßstelle
gibt es im Grunde keine merkbare Lücke in der Oberfläche der Walze
insgesamt, an der die Bahn anliegt. Dementsprechend erzeugt die
Stoßstelle
keine negativen Einflüsse
auf die Bahn. Bei der Verwendung der Walze in einer Rollenwickeleinrichtung
werden Wickelfehler durch die Stoßstelle vermieden.
-
Vorzugsweise weist mindestens ein
Abschnitt im Bereich der Stoßstelle
eine Stufe mit einem verminderten Außendurchmesser auf und das
Band liegt auf der Stufe auf. Dies ist eine besonders einfache Ausgestaltung,
um das Band abzustützen. Gleichzeitig
wird die Lage des Bandes in Bezug zur Oberfläche der Walze definiert.
-
Vorzugsweise weisen beide Abschnitte
die Stufe auf. In dieser Ausgestaltung liegt das Band an seinen
beiden Längsrändern auf
der Stufe auf, wird also jeweils an dem benachbarten Abschnitt der
Walze abgestützt.
Neben dieser Stützfunktion
hat diese Ausgestaltung einen weiteren Vorteil. Man ist nämlich dann
mit Hilfe des Bandes in der Lage, die beiden Abschnitte der Walze
im Hinblick auf ihre Rotationsbewegung miteinander zu kuppeln. Dies
ist eine einfache Möglichkeit,
den benachbarten Abschnitten die gleichen Drehzahlen zu vermitteln,
wenn man nicht jedem Abschnitt einen eigenen Antrieb zuordnen möchte. Belastungen
der Bahn, die sich durch unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten
der einzelnen Abschnitte ergeben könnten, werden vermieden. Die
Bahn wird über
die gesamte axiale Länge
der Walze gleich behandelt.
-
Vorzugsweise entspricht die Verminderung des
Außendurchmessers
der Stufe der wirksamen Dicke des Bandes in betriebsbereit gespanntem
Zustand. Die Dicke des Bandes in betriebsbereit gespanntem Zustand
liegt fest.
-
Sie ergibt sich aus der Dicke des
Bandes, verschiedenen Materialeigenschaften und der im Betrieb vorliegenden
Spannung. Sie kann im übrigen experimentell
relativ leicht ermittelt werden. Die Stufe kann an den entsprechenden
axialen Enden der Abschnitte leicht durch Abdrehen hergestellt werden, wobei
diese Fertigung genau genug ist, um im Betrieb eine praktisch durchgehende
Oberfläche
der Walze im Berührungsabschnitt
zu erhalten. Das Band wird zwar außerhalb des Berührungsabschnitts die
Walze wieder verlassen. Dies ist jedoch unkritisch, weil außerhalb
des Berührungsbereichs
eben keine Berührung
mit der Bahn erfolgt.
-
Vorzugsweise weist das Band eine
Oberfläche
auf, die der Oberfläche
der Abschnitte entspricht. Die Bahn wird also durch die Oberfläche des
Bandes genauso beaufschlagt, wie durch die Oberfläche der Abschnitte.
Auch dadurch wird vermieden, daß sich im
Bereich der Stoßstelle
Unterschiede in der Behandlung der Bahn ergeben.
-
Hierbei ist besonders bevorzugt,
daß das Band
eine Oberflächenschicht
aufweist, die einer Oberflächenschicht
am Umfang der Abschnitte entspricht. Damit beschränkt sich
die Gleichartigkeit der Behandlung nicht einfach auf die Eigenschaften
an der Oberfläche.
Auch weitere Eigenschaften, beispielsweise das Kompressionsverhalten
der Oberflächenschicht
der Abschnitte, werden auf das Band übertragen.
-
Vorzugsweise weist das Band einen
Grundkörper
aus Metall auf. Diese Ausgestaltung hat mehrere Vorteile. Zum einen
ist ein Band mit einem Grundkörper
aus Metall relativ stabil. Man kann daher eine hohe Lebensdauer
er warten. Zum anderen kann man dann das Band mit seiner Oberflächenschicht
im Grunde genau so ausgestalten, wie die Abschnitte der Walze, die
in der Regel ebenfalls einen metallischen Grundkörper mit einer elastischen Oberflächenschicht
aufweisen. In der Stoßstelle
ergibt sich dann praktisch keine merkbare Änderung über die axiale Länge der
Walze.
-
Bevorzugterweise weist das Band einen
Antrieb auf. Wie oben ausgeführt,
ist es bei mehreren Abschnitten schwierig, die einzelnen Abschnitte gleichförmig anzutreiben.
Diese Schwierigkeit wird auf elegante Weise überwunden, wenn man das Band
verwendet, um die beiden Abschnitte anzutreiben. Man kann beispielsweise
in einem Abschnitt des Bandes außerhalb der Walze einen Antrieb
vorsehen, der eine entsprechende Antriebsleistung auf das Band überträgt. Das
Band ihrerseits überträgt dann
diese Antriebsleistung auf die benachbarten Abschnitte und zwar
gleichförmig,
was von besonderem Vorteil ist.
-
Vorzugsweise weist das Band ein Zahnriemenprofil
auf seiner Innenseite auf. Dieses Zahnriemenprofil steht mit einer
entsprechenden Verzahnung an den Abschnitten der Walze in Eingriff.
Eine derartige Verzahnung kann beispielsweise an der Umfangsfläche der
Stufe vorgesehen sein, also im Bereich der Durchmesserverminderung.
Dadurch wird es auch möglich,
den Antrieb am Ende eines Walzenabschnitts anzuordnen und über das
Band die benachbarte Walze anzutreiben.
-
In einer alternativen Ausgestaltung
kann vorgesehen sein, daß das
Band ein Keilriemenprofil auf seiner Innenseite aufweist. Auch mit
einem Keilriemenprofil können
relativ große
Antriebsleistungen übertragen
werden. Auch wenn ein Antrieb nicht über das Band erfolgt, sind
derartige Profile, also Zahnriemenprofil oder Keilriemenprofil,
von Vorteil, weil sie einen definierten Eingriff zwischen dem Band
und den Abschnitten der Walze erlauben, der wiederum dazu verwendet
werden kann, eine Drehzahlübereinstimmung
zwischen den Abschnitten der Walze zu erzielen.
-
Vorzugsweise ist das Band durch eine
Lücke in
einer Stützkonstruktion
geführt.
Die Stützkonstruktion
dient dazu, die Lager aufzunehmen, an denen die Walzenabschnitte
gelagert sind. Die Stützkonstruktion
darf natürlich
einen Umlauf des Bandes nicht behindern. Da das Band aber in Radialrichtung der
Abschnitte der Walze gesehen eine relativ kleine Dicke hat, verglichen
mit dem Durchmesser der Walze, ist es ausreichend eine Lücke in der
Stützkonstruktion
vorzusehen.
-
Hierbei ist besonders bevorzugt,
daß die Stützkonstruktion
durch einen Fußboden
und die Lücke
durch einen Tunnel im Fußboden
gebildet ist. Die Walze steht also mit der Lagerung ihrer einzelnen
Abschnitte auf dem Fußboden
auf. Das Band ist unter dem Aufstandspunkt hindurch geführt. Die "Decke" des Tunnels ist
ausreichend stabil, um die Walzenabschnitte abstützen zu können. Durch den Tunnel wird daher
auf einfache Weise ein Pfad für
das Band bereit gestellt.
-
Bevorzugterweise ist in der Stoßstelle
für jeden
Abschnitt jeweils ein Lager vorgesehen, wobei die beiden Lager getrennt
voneinander aus- und einbaubar sind. Einzelne Abschnitte der Walze
können dann
komplett mit ihrer Lagerung aus- und eingebaut werden.
-
Hierbei ist besonders bevorzugt,
daß die
beiden Lager eine ebene Führungsfläche aufweisen,
die sich senkrecht zur Axialrichtung erstreckt. Damit können beim
Ein- und Ausbau der einzelnen Walzenabschnitte die Abschnitte jeweils
senkrecht zur Axialrichtung verlagert werden, beispielsweise durch
Anheben, ohne daß sich
Vorsprünge
an den Lagern gegenseitig behindern.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand
von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
-
1 eine
schematische Seitenansicht einer Walze,
-
2 eine
Stirnseitenansicht eines Doppeltragwalzenwicklers,
-
3 einen
Schnitt III-III nach 1 und
-
4 eine
vergrößerte Darstellung
der Walze im Schnitt.
-
Eine Walze 1, die in 2 im Zusammenhang mit einem
Doppeltragwalzenwickler 2 dargestellt ist, bildet mit einer
zweiten Walze 3 ein Wickelbett 4 in dem eine Wickelhülse 5 bereitgehalten
wird, um eine zulaufende Ma terialbahn 6, beispielsweise eine
Papier- oder Kartonbahn, aufzuwickeln.
-
Die Bahn 6 hat eine Breite
von bis zu 10 m und eine Geschwindigkeit von bis 3.000 m/min. Dies führt dazu,
daß die
Drehzahlen der Walzen 1, 3 in einen kritischen
Bereich kommen, der im Betrieb möglichst
vermieden werden sollte.
-
Wie aus 2 zu erkennen ist, ist eine beliebige
Vergrößerung des
Durchmessers der Walzen 1, 3 nicht möglich. Diese
Maßnahme
würde zwar
die kritischen Drehzahlen weiter nach oben verschieben. Wenn der
Durchmesser der Walzen 1, 3 zu groß ist, dann
sinkt die Wickelhülse 5 zu
weit in das Wickelbett 4 ein, so daß eine Belastungswalze 7 nicht
mehr in der Lage wäre,
einen für
das Wickeln erforderlichen Anpreßdruck auf die Wickelhülse 5 bzw.
die sich auf der Wickelhülse 5 aufbauende
Wickelrolle aufzubringen.
-
Man unterteilt daher die Walze axial
in zwei Abschnitte 8, 9. Selbstverständlich ist
es möglich, auch
mehr als die zwei dargestellten Abschnitte zu verwenden, wenn die
axiale Länge
der Walze 1 dies erfordert.
-
Zwischen den beiden Abschnitten 8, 9 gibt
es eine Stoßstelle 10,
an der die Abschnitte 8, 9 der Walze 1 in
Axialrichtung einen gewissen Abstand aufweisen müssen, weil sie dort gelagert
sind. Dies geht aus 4 hervor,
die weiter unten besprochen wird.
-
Eine Stoßstelle, die einen Abstand
von einigen Zentimetern zwischen den Abschnitten 8, 9 verursacht,
ist beispielsweise in einer Wickeleinrichtung nicht akzeptabel,
weil die Bahn 6 im Bereich der Stoßstelle nicht unterstützt werden
würde.
-
Um diesem Problem abzuhelfen, ist
in der Stoßstelle 10 ein
Band 11 angeordnet, das die Stoßstelle 10 überbrückt. Die
Außenfläche des
Bandes 11 verläuft
im betriebsbereiten Zustand zumindest in einem Berührungsbereich 12 zwischen
der Walze 1 und der Wickelhülse 5 bzw. der sich
darauf aufbauenden Wickelrolle bündig
mit der Umfangsfläche
der Abschnitte 8, 9. Im Berührungsbereich ergibt sich daher
eine axial durchgehende, praktisch unterbrechungsfreie Oberfläche der
Walze 1. Der Berührungsbereich
kann sich über
einen Umfangsabschnitt B (3)
erstrecken.
-
Die Abschnitte 8, 9 sind
an den beiden Stirnseiten der Walze 1 in Lagern 13, 14 gelagert.
Im Bereich der Stoßstelle 10 gibt
es entsprechende Lager 15, 16, so daß jeder
Abschnitt an beiden axialen Enden abgestützt ist. Die Lager 15, 16 sind
vorzugsweise als Festlager ausgeführt, damit sich Längenänderungen
der Walzenabschnitte nur nach außen und nicht zum Band hin
auswirken können.
Die Lager 15, 16 stehen, genau wie die Lager 13, 14,
auf dem Fußboden 17 einer
Halle auf. Falls dies erforderlich ist, können die Lager 15, 16 jeweils
eine Basis 18, 19 aufweisen, die sich großflächiger auf
dem Fußboden 17 abstützt.
-
Um einen Umlauf des Bandes 11 zu
ermöglichen,
ist im Fußboden 17 ein
Tunnel 20 vorgesehen, durch den das Band 11 geführt ist.
Dieser Tunnel 20 ist schematisch in 3 dargestellt. Es sind zwei Umlenkrollen 21, 22 vorgesehen,
die das Band 11 führen.
Mit den Umlenkrollen kann das band auch gespannt werden.
-
4 zeigt
nun die Stoßstelle 10 mit
dem Band 11 in weiteren Einzelheiten. Gleiche Teile sind mit
den gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 3 versehen.
-
Die beiden Abschnitte 8, 9 der
Walze 1 weisen eine Oberflächenschicht 23 auf,
die der Oberfläche
der Abschnitte 8, 9 eine gewisse Nachgiebigkeit verleiht.
Eine entsprechende Oberflächenschicht 24 ist
auf der Außenseite
des Bandes 11 vorgesehen.
-
Das Band 11 kann einen Grundkörper 25 aus Metall
aufweisen. Beispielsweise kann der Grundkörper kettenartig ausgebildet
sein. Es ist lediglich erforderlich, daß im Berührungsbereich 12 das
Band 11 der Krümmung
der Oberfläche
der Abschnitte 8, 9 folgen kann.
-
Die Abschnitte 8, 9 weisen
an ihren Enden im Bereich der Stoßstelle eine Stufe 26 auf,
die durch eine Verringerung des Durchmessers der Abschnitte 8, 9 gebildet
ist. Auf dieser Stufe 26 liegt das Band 11 auf.
Das Band 11 weist im betriebsbereiten Zustand, wenn es
unter einer gewissen Spannung steht, eine Dicke auf, die genau einer
Höhe h
der Stufe 26 entspricht.
-
Das Band 11 kann auf seiner
Innenseite ein Keilriemenprofil 27 aufweisen, das mit einem
entsprechenden Keilprofil 28 am Ende des Abschnitts 8 zusammenwirkt.
-
Das Band 11 kann aber auch,
wie dies auf der rechten Hälfte
der 4 dargestellt ist,
ein Zahnriemenprofil 29 aufweisen, das mit einer entsprechenden
Verzahnung 30 am Umfang der Stufe 26 des Abschnitts 9 zusammenwirkt.
-
Beide Profile 27, 29 sind
in der Lage, mit den Abschnitten 8, 9 schlupffrei
oder zumindest nahezu schlupffrei zusammenzuwirken, so daß durch
das Band 11 nicht nur die Lücke in der Stoßstelle 10 abgedeckt
wird, sondern auch eine Kopplung der beiden Abschnitte 8, 9 erzielt
wird, die bewirkt, daß sich beide
Abschnitte 8, 9 mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit
drehen.
-
Man kann das Band 11 auch
ausnutzen, um die Abschnitte 8, 9 anzutreiben.
Hierzu ist, wie in 3 zu
erkennen ist, eine Umlenkrolle 21 mit einem Antrieb 31 versehen.
Man kann also die beiden Abschnitte 8, 9 von der
axialen Mitte der Walze 1 her antreiben.
-
In 4 ist
zu erkennen, daß die
beiden Lager 15, 16 mit einer ebenen Berührungsfläche 32 aneinander
anliegen. Wenn man also einen Abschnitt ausbauen möchte, dann
wird das Band 11 entspannt und auf die Umfangsfläche des
nicht auszubauenden Abschnitts verschoben. Danach kann der Abschnitt durch
einen Hallenkran senkrecht herausgehoben werden, ohne daß es mit
dem Lager des jeweils anderen Abschnitts irgendwelche Konflikte
gibt.
-
Das Lager 15 weist einen
Lagerring 33 auf, in den ein Zapfen 34 des Abschnitts 8 hineinragt.
Zwischen dem Lagerring 33 und dem Zapfen 34 ist
ein Wälzlager 35 angeordnet.
Das Wälzlager 35 kann unter
Umständen
auch durch ein Gleitlager ersetzt werden. Der Lagerring 33 ist
an seiner zum Abschnitt 8 hin offenen Seite durch eine
Dichtung 35 verschlossen. Das Lager 16 ist spiegelverkehrt
entsprechend aufgebaut.
-
Zwischen dem Band 11 und
den Abschnitten 8, 9 können noch kleinere Spalte 36, 37 verbleiben. Diese
Spalte 36, 37 können jedoch so klein gehalten werden,
daß sie
die Bahn 6 nicht stören
oder beschädigen.
-
Dargestellt wurde die Walze 1 mit
der durch das Band 11 überbrückten Stoßstelle
im Zusammenhang mit einer Rollenwickeleinrichtung. Es liegt aber auf
der Hand, daß man
eine derartige Walze auch bei anderen Anwendungsfällen verwenden
kann, beispielsweise als Pressenwalze, mit der eine Papier- oder
Kartonbahn entfeuchtet werden kann.