DE10328557B4

DE10328557B4 - Walze

Info

Publication number: DE10328557B4
Application number: DE10328557A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Krüger; Wolfgang Dipl.-Ing. Wiertz; Klaus-Peter Dipl.-Ing. Schramm; Berthold Krämer; Ludwig Hellenthal
Original assignee: Walzen Irle GmbH
Current assignee: Walzen Irle GmbH
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: DE10328557A1; US7481754B2; US20040266596A1; FI20040870A0; FI20040870A; FI116636B; JP2005016716A

Abstract

Walze bestehend aus einem, eine zentrale Bohrung (5) aufweisenden Walzenkörper (1), an den beidseitig ihn tragende, in Lagern abgestützte Flanschzapfen (2, 3) angeflanscht sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswuchten der Walze in deren Zentralbohrung (5) mindestens ein exzentrisch angeordnetes Ausgleichsgewicht (7, 9) vorgesehen ist, welches in seiner Masse und/oder seiner Winkellage und/oder seinem radialen Abstand zur Mittelachse der Walze einstellbar ist, wobei zwischen Walzenkörper (1) und Ausgleichsgewichten (7, 9) Schwingungsdämpfungsglieder (12) angeordnet sind, und wobei die jeweilige Einstellung bei angeflanschtem Flanschzapfen (2, 3) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze, bestehend aus einem, eine zentrale Bohrung aufweisenden Walzenkörper, an den beidseitig ihn tragende, in Lagern abgestützte Flanschzapfen angeflanscht sind.
Zur Herstellung derartiger Walzen wird flüssiges Metall in eine Kokille gegossen, wo es langsam auskühlt. Durch die unterschiedliche Kühlung der Walzen über den Querschnitt betrachtet, entsteht ein Hartguss mit inhomogenem Gefüge. Hinzu kommt, dass der Walzenkörper beim Abkühlen schrumpft und sich von den Kokillenwänden löst. Dabei können Außenkonturen der Walzen entstehen, die von der zylindrischen Form abweichen.
Der Walzenkörper wird im Anschluss an den Abkühlvorgang vermittelt und auf ein zylindrisches Maß geschliffen. Dadurch kann an einigen Stellen die Außenschicht der Walze stärker abgenommen werden als an anderen Stellen, so dass durch den Schleifvorgang zwar ein zylindrischer Körper entsteht, die Inhomogenitäten des Walzenwerkstoffs jedoch zunehmen können. Wird ein derartiger Walzenkörper in Rotation versetzt, so weist dieser durch die inhomogene Massenverteilung eine Unwucht auf.
Durch die verhältnismäßig hohen Drehzahlen, z. B. in Papierkalandern, kommen zu den Fehlerquellen durch die ungleichmäßige Masseverteilung noch dynamische Biegungen der Walzen, die eine weitere Fehlerquelle darstellen. Weitere Fehler können sich durch ein Lagerspiel ergeben, wobei sich die Fehler addieren oder auch ausgleichen können.
Wird die Walze für den Betrieb beheizt, so kann es durch ungleichmäßige Wärmedehnung des Walzenkörpers zusätzlich zu Biegungen der Walze und damit zu weiteren Fehlern kommen, die sich als zusätzliche Unwucht auswirken.
Es ist bereits bekannt, in die zentrale Bohrung gattungsgemäßer Walzen einen Käfig einzusetzen, der eine Anzahl von Unterteilungen hat. Bei diesen Walzen wird im kalten Zustand die Unwucht ermittelt und es werden entsprechende Gegengewichte bezüglich ihrer Masse und ihres Winkels errechnet und an den entsprechenden Unterteilungspositionen im Käfig eingesetzt. Nach Einsetzen der Gewichte werden die Flansche angeschraubt und ein Testlauf erfolgt. Sollten noch weitere Unwuchten gemessen werden, müssen wieder die Flansche entfernt werden und weitere Gewichte in den Käfig eingesetzt werden, woraufhin anschließend wieder die Flansche angeschraubt und die Walze wieder zu einem neuen Probelauf eingesetzt werden kann.
Weiter ist es bekannt, zwei oder mehrere gegeneinander versetzte Tieflochbohrungen in den Walzenkörper einzubringen, wobei eine oder mehrere der Bohrungen nicht komplett durchgebohrt wird um eine Masse zum Exzentrizitätsausgleich einzubringen. Der Teilkreis kann beliebig über den Querschnitt gewählt werden, wobei vorteilhaft die Wahl auf Schraubenverbindungsbohrung zur Aufnahme der Walzenzapfenverschraubungen fällt, was den Vorteil hat, daß der Zapfen nicht demontiert werden müßte. Mit diesen Verfahren ist man allerdings hinsichtlich der Auswuchtmasse sehr stark eingeschränkt.

Durch die DE 33 04 076 A1 ist es bereits bekannt, Flüssigkeitsbehälter innerhalb eines Verdrängerkörpers einer Walze vorzusehen, die entsprechend der ermittelten Unwuchten so befüllt werden, daß der Unwucht entgegengewirkt wird. Es wird ein aufwendiger Verdrängerkörper vorgeschlagen, der selbst Unwuchten in die Walze bringen kann, die zusätzlich auszugleichen sind.

Die DE 199 48 479 A1 offenbart eine Walze zum Behandeln von darauf aufgespanntem Blattmaterial. Dabei bewirkt der vorgeschlagene Aufspannmechanismus bei seiner Betätigung eine sich ändernde Unwucht der ansonsten bereits gewuchteten Walze, wobei diese sich ändernde Unwucht durch ein einstellbares Gegengewicht ausgeglichen wird. Mit dieser Vorrichtung läßt sich nur die durch den Klemmmechanismus bewirkte Unwucht ausgleichen. Ein Auswuchten einer, ein Unwucht aufweisenden Walze ist damit nicht möglich.

Bei neuen Multi-Nip-Kalanderwalzen werden Wärmeübergangsleistungen, Oberflächentemperaturen und Betriebsgeschwindigkeiten gefordert, die in Verbindung mit den Schlankheitsgraden der Walzen besondere Anforderungen an die Lauf güten der Walzen stellen. Ergeben sich hier Unwuchten, können bei geöffneten Walzen die Lager und die ganzen Ständer über Gebühr beansprucht werden. Bei geschlossenen NIP ergeben sich überproportionale Beanspruchungen der die Walzen stützenden weiteren Walzen, deren Beläge dadurch schneller verschleißen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Walzen derart weiterzubilden, dass deren Unwuchten, auch deren Unwuchten im warmen Zustand, einfach und kostengünstig entgegen gewirkt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass in der Zentralbohrung mindestens ein exzentrisch angeordnetes Ausgleichsgewicht vorgesehen ist, welches in seiner Masse und/oder seiner Winkellage und/oder seinem radialen Abstand zur Mittelachse der Walze einstellbar ist, wodurch die Ausgleichswirkung und die Ausgleichsrichting beliebig variabel gehalten wird. Dabei ist die jeweilige Einstellung bei angeflanschten Flanschzapfen bewirkbar. Dadurch lässt sich nach Ermittlung der Unwucht bei angeflanschten Flanschzapfen, z. B. die Masse und die Winkellage des Ausgleichsgewichts von außen so einstellen, dass der Unwucht variabel entgegen gewirkt wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, in der Walze eine feste Ausgleichsmasse vorzusehen und diese je nach Unwucht in ihrer Winkellage und in ihrem radialen Abstand zur Mittelachse der Walze, einzustellen, wobei auch diese Einstellungen variabel und ohne Abnahme der Flanschzapfen möglich ist. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, ein festes Ausgleichsgewicht vorzusehen, zu dem ein weiteres, in seiner Masse einstellbares Gewicht hinzugefügt wird und diese Gewichtskombination in der entsprechenden Winkellage einzustellen.

Um das Ausgleichsgewicht vom Walzenkörper derart zu entkoppeln, dass das Ausgleichsgewicht den Walzenkörper nicht verformt, wird vorgeschlagen, zwi schen Walzenkörper und Ausgleichgewichten Schwingungsdämpfungsglieder anzuordnen.

Als Ausgleichsgewichte können Festkörper eingesetzt werden, die über entsprechende Gestänge und Getriebe oder auch mittels Servomotoren bezüglich ihrer Winkellage in der zentralen Bohrung sowie ihrem radialen Abstand zur Mittelachse der Walze eingestellt werden können. Werden Schüttgüter oder Flüssigkeiten verwendet, so können diese in Behälter, die zumindest in ihrer Winkellage in der zentralen Bohrung des Walzenkörpers einstellbar sind, eingeleitet werden. Über die eingebrachte Menge der Schüttgüter bzw. der Flüssigkeit lässt sich die Masse beeinflussen, wobei als Schüttgüter Sande oder feines Granulat oder als Flüssigkeiten vorzugsweise in Kalanderwalzen verwendeten Thermoöle, aber auch Wasser oder bei Betriebstemperatur flüssige Metalle Anwendung finden können.

Weist der Flanschzapfen eine Bohrung auf, durch die das Medium zur Beeinflussung der Einstellung des Ausgleichsgewichts führbar ist, so können hier mechanische Gestänge aber auch Rohrleitungen oder elektrische Leitungen für in der Walze angeordnete Servoantriebe Anwendung finden.

Es hat sich bewährt, dass Ausgleichsgewichte in axialer Richtung gesehen, im Bereich der Walzenmitte und jeweils an den beiden Walzenenden vorgesehen sind, und dass diese Gewichte getrennt voneinander einstellbar sind. Damit lassen sich Exzentrizitäten, die über die Achse der Walze nicht gleichmäßig sein müssen, verhältnismäßig gut ausgleichen, so dass möglichst wenig Unwuchten in die Lager eingeleitet werden.

Von Vorteil ist, wenn ein Ausgleichsgewicht in mindestens zwei Massen unterteilt ist, die jeweils getrennt voneinander einstellbar sind. Insbesondere bei Festkörpers als Ausgleichsgewicht lassen sich durch dieses Merkmal durch die entspre chende Einstellung der Ausgleichsgewichte ein großes Spektrum unterschiedlicher Massen einstellen.

Es ist denkbar, dass die Einstellung der Ausgleichsgewichte im Stillstand der Walze erfolgt. Dazu können entsprechende Kupplungen vorgesehen sein, die beim Stillstand der Walze mechanische, elektrische oder auch rohrleitungstechnische Verbindungen herstellen, über welche die Einstellung erfolgen kann.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Einstellung während der Rotation der Walze durchführbar ist. In diesem Falle müssten entsprechende Drehzuführungen zu Rohrleitungen oder elektrischen Anschlüssen vorgesehen sein, die auch bei Drehung der Walze eine Beeinflussung der Einstellung ermöglichen.

Von Vorteil ist, wenn die Einstellung der Ausgleichsgewichte bei Thermowalzen auch im temperierten Zustand der Walze erfolgen kann. Durch die Temperierung der Walze können gegenüber dem Kaltzustand der Walze weitere Unwuchten auftreten, die bei Betriebstemperatur dazu führen können, dass die Walzen, obwohl sie im kalten Zustand gewuchtet wurden, dennoch eine Unwucht, die außerhalb gegebener Toleranzen liegt, aufweisen. Werden die Walzen im temperierten Zustand gewuchtet, so ist gewährleistet, dass bei Betriebstemperatur und Betriebsdrehzahl möglichst geringe Unwuchten auftreten. Diese können sich, beim Abkühlen der Walze und bei Verlassen der Nenndrehzahl verstärken. Daher wird angestrebt, die Unwucht in einem bestimmten Fenster um die Betriebstemperatur und die Nenndrehzahl auf ein möglichst geringes Maß herabzudrücken.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine herkömmliche Walze;
2 mögliche Ursachen von Unwuchten in einer herkömmlichen Walze;
3 eine Möglichkeit zum Wuchten der Walze;
4 eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zum Wuchten der Walze;
5 eine erfindungsgemäße Walze nach 4 in größerer Darstellung.
1 zeigt eine Walze mit einem Walzenkörper 1, mit einem Walzenzapfen 2, der als Antriebszapfen ausgebildet ist und einem Walzenzapfen 3, der als Heizzapfen ausgebildet ist sowie Walzenlagern 4, in denen die Walze gelagert ist.
2 zeigt eine Walze, deren Walzenmantel nach Erstarren bananenförmig gebogen war. Diese Walze wurde vermittelt und auf ein zylindrisches Maß geschliffen, dadurch ist die Außenhaut des Walzenmantels im mittleren oberen Bereich stärker abgetragen als im mittleren unteren Bereich und entsprechend in den Randbereichen ist die Außenhaut im unteren Bereich stärker abgetragen als im oberen Bereich. Dadurch ergibt sich eine inhomogene Massenverteilung in der Walze, die schon bei nicht angetriebener Walze dazu führt, dass der insgesamt schwerere Bereich der Walze nach unten weist. Bei Rotation der Walze ergibt sich dadurch eine Unwucht.
3 zeigt eine Möglichkeit, wie eine derartige Unwucht ausgeglichen werden kann. Der Walzenzapfen 2, hier der Antriebszapfen, weist eine Bohrung auf, durch welche zwei konzentrische Rohre 6a, 6b geführt sind, welche in die zentrale Bohrung 5 hineinragen. Am in der zentralen Bohrung 5 der Walze befindlichen Ende der Rohre 6a, 6b sind als Ausgleichsgewichte 7 ausgebildete Behälter 7a, 7b angeordnet, die über die Rohre mit Flüssigkeit bzw. Schüttgut befüllt bzw. entleert werden können. Die Rohre sind zudem als Verstellrohre ausgebildet, um die Winkellage der Behälter 7 in der zentralen Bohrung einstellen zu können. Die 3a zeigt, dass die Behälter 7a, 7b in gleicher Winkellage bei 12 Uhr angeordnet sind, während die 3b zeigt, dass einer der Behälter bei 12 Uhr und der zweite Behälter bei 9 Uhr angeordnet sind. Durch die eingefüllte Masse und die Winkellage der Behälter 7a, 7b, lassen sich optimal jede Lage des Gegengewichts als Resultierende aus den beiden Gegengewichten einstellen.
4 zeigt, dass im Walzenzapfen 2 ein mechanisches Gestänge 8 vorgesehen ist, über welches die als Ausgleichsgewichte 9 ausgebildeten Festkörper 9a, 9b in ihrer Winkellage in der zentralen Bohrung 5 einstellbar sind. Das Gestänge 8 weist an seinem Ende ein Getriebe 11 auf, über welches die Festkörper 9a, 9b bezüglich ihres radialen Abstandes zur Mittelachse der Walze einstellbar sind. 4a zeigt dabei, dass die Festkörper 9a, 9b annähernd am Innenumfang des Walzenmantels angeordnet sind, während 4b zeigt, dass die Festkörper näher an der Mittelachse der Walze angeordnet sind.
5 zeigt die Walze mit dem mechanischen Gestänge 8 nach 4. Zwischen dem Walzenkörper 1 und der die Festkörper 9a, 9b tragenden Einstellspindel 10 ist ein Dämpfungsglied 12 vorgesehen. Das Getriebe 11 kann dabei gleichzeitig als Dämpfungselement ausgelegt sein.
Das Auswuchten einer erfindungsgemäßen Walzen bestehend aus einem, eine zentrale Bohrung aufweisenden Walzenkörper, an den beidseitig ihn tragende, in Lagern abgestützte Flanschzapfen angeflanscht sind, die insbesondere für das Press-, Trocken-, oder Glättwerk einer Maschine zur Herstellung von bahnartigen Produkten wie beispielsweise Papierbahnen oder Kunststofffolien vorgesehen ist, wobei der Walzenkörper periphere Bohrungen zur Aufnahme von Temperiermittel wie fluiden Wärmeträgern oder elektrischen Heizelementen aufweisen kann, erfolgt durch das Ermitteln von Unwuchten der Walze im Bereich der Nenndrehzahl und der Betriebstemperatur bezüglich der Größe und der Lage der Unwucht, das Errechnen der Masse und Lage der Ausgleichsgewichte zur Kompensation der Unwucht bei der Nenndrehzahl und Betriebstemperatur und das Einstellen der Ausgleichsgewichte von außen bei angeflanschten Flanschzapfen auf die errechneten Werte.

1: Walzenkörper
2: Zapfen
3: Zapfen
4: Walzenlager
5: zentrale Bohrung
6: Rohre
7: Ausgleichsgewicht
7a, 7b: Behälter
8: Gestänge
9: Ausgleichsgewicht
9a, 9b: Festkörper
10: Einstellspindel
11: Getriebe und Dämpfungsmasse
12: Dämpfungsglied

Claims

Walze bestehend aus einem, eine zentrale Bohrung (5) aufweisenden Walzenkörper (1), an den beidseitig ihn tragende, in Lagern abgestützte Flanschzapfen (2, 3) angeflanscht sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswuchten der Walze in deren Zentralbohrung (5) mindestens ein exzentrisch angeordnetes Ausgleichsgewicht (7, 9) vorgesehen ist, welches in seiner Masse und/oder seiner Winkellage und/oder seinem radialen Abstand zur Mittelachse der Walze einstellbar ist, wobei zwischen Walzenkörper (1) und Ausgleichsgewichten (7, 9) Schwingungsdämpfungsglieder (12) angeordnet sind, und wobei die jeweilige Einstellung bei angeflanschtem Flanschzapfen (2, 3) erfolgt.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgleichsgewichte (7, 9) Festkörper (9a, 9b) und/oder Schüttgüter und/oder Flüssigkeiten Anwendung finden.
Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttgüter und/oder Flüssigkeiten von in ihrer Winkellage und/oder ihrem radialen Abstand zur Mittelachse der Walze einstellbaren Behältern (7a, 7b) umgeben sind.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Flanschenzapfen eine Bohrung aufweist, durch die das Medium zur Beeinflussung der jeweiligen Einstellung des Ausgleichsgewichtes (7, 9) geführt ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgleichsgewichte (7, 9) in axialer Richtung gesehen im Bereich der Walzenmitte und jeweils an den beiden Walzenenden vorgesehen sind, und dass die Ausgleichsgewichte (7, 9) getrennt wirkende Einstellmöglichkeiten aufweisen.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ausgleichsgewicht (7, 9) in mindestens zwei Massen unterteilt ist, die jeweils getrennt voneinander wirkende Einstellmöglichkeiten aufweisen.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Einstellung im Stillstand der Walze erfolgt.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Einstellung während der Rotation der Walze erfolgt.
Walzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, für das Press-, Trocken-, oder Glättwerk einer Maschine zur Herstellung von bahnartigen Produkten wie Papierbahnen oder Kunststofffolien, wobei der Walzenkörper periphere Boh rungen zur Aufnahme von Temperiermittel wie fluiden Wärmeträgern oder elektrischen Heizelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Auswuchtens das mindestens eine Ausgleichsgewicht (7, 9) im temperierten Zustand der Walze eingestellt wird.