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Anrieb für Trockenzylinder einer Papiermaschine Die Erfindung bezieht
sich auf den Antrieb für Trockenzylinder einer Papiermaschine, bei dem in der Antriebsverbindung
zweier aufeinanderfolgender Zylinder ein Differentialgetriebe vorgesehen ist.
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Bekanntlich wird die Papierbahn bei einer Papiermaschine in einer
Siebpartie entwässert, anschließend durch Pressen hindurchgeführt und dann durch
die Trockenpartie geleitet. Die Trockenpartie ist gewöhnlich in mehrere Gruppen
unterteilt. Jede Trockengruppe umfaßt im allgemeinen mehrere Trockenzylinder, die
als Trommeln ausgebildet und mit Dampfeinlaß- und Kondensatabführungsleitungenverbunden
sind; diese Zylinder sind normalerweise parallel zueinander in übereinanderliegenden
Ebenen so angeordnet, daß jeder Zylinder der oberen Reihe zwischen zwei Zylindern
der unteren Reihe liegt, so daß die Bahn unter einem der unteren Zylinder hindurch,
dann nach oben über einen der oberen Zylinder hinweg und schließlich nach unten
unter dem nächsten unteren Zylinder hindurchlaufen kann. Die Zylinder sind in jeder
Reihe in geringen Abständen angeordnet und zwischen den Zylindereihen ist ebenfalls
nur ein geringer Abstand vorhanden; daher führen Risse in der Papierbahn, die die
Trockenpartie durchläuft, nicht nur zu erheblichen Schwierigkeiten beim erneuten
Überführen der Bahn, sondern auch zu Produktionsverlusten. Bis jetzt war man sich
über die Gründe für die zahlreichen Abrisse der die Trockenpartie passierenden Bahn
nicht im klaren.
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Es wurde nun festgestellt, daß die Abrisse ziemlich oft an denjenigen
Stellen auftreten, an denen die Bahn von einem Trockenzylinder zu einem anderen
hinüberläuft. Ferner wurde festgestellt, daß Risse oder Falten besonders dann auftreten,
wenn die Spannung der Bahn zwischen den Trockenzylindern entweder zu groß oder zu
klein wird. Das Ausmaß der Dehnung oder Schrumpfung der Bahn ist bei verschiedenen
Papiersorten und -gewichten nicht immer gleich. Auch variiert die Lage derjenigen
Stelle in der Trockenpartie, an der die Dehnung oder Schrumpfung stattfindet, mit
dem Flächeneinheitsgewicht und der Sorte.
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Im allgemeinen werden sämtliche Trockenzylinder mit der gleichen Drehzahl
angetrieben, so daß jede Dehnung oder Schrumpfung der Bahn an der einen oder anderen
Stelle in dem Trockner dazu führen kann, daß die Spannung der Bahn zu hoch oder
zu niedrig wird. Es ist auch schon eine Trockenvorrichtung bekannt, bei der in der
Antriebsverbindung zweier aufeinanderfolgender Trockenzylinder ein Differentialgetriebe
vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Trockenvorrichtung fehlt aber eine Regelung
des Getriebes, durch die ein bestimmter Geschwindigkeitsunterschied zwischen aufeinanderfolgenden
Trockenzylindern aufrechterhalten wird. Um diese nachteiligen Wirkungen zu beseitigen,
wird nunmehr erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der eine der Trockenzylinder von
der Hauptantriebswelle über das Differentialgetriebe und der andere von der Hauptantriebswelle
direkt angetrieben ist und ferner eine Einrichtung zwischen dem Differentialgetriebe
und der Antriebswelle zur Einleitung einer überlagerungsbewegung vorgesehen ist
um die Papierbahn zwischen den beiden Trockenzylindern ständig unter Spannung halten
zu können.
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Der Differentialantrieb ist von Natur aus sehr genau, so daß er es
ermöglicht, die Drehzahlen der Trockenzylinder nur um einen sehr kleinen Prozentsatz
zu verändern oder zwischen den Zylindern einen Drehzahlunterschied hervorzurufen,
der nur einen sehr kleinen Prozentsatz der Antriebsdrehzahl der Zylinder ausmacht.
Dabei wird durch die Abhängigkeit der Ausgangsdrehzahl des Differentialgetriebes
von der Drehzahl des anderen Trockenzylinders erreicht, daß der gewünschte geringe
Drehzahlunterschied zwischen den beiden Zylindern auch bei Änderungen in der Drehzahl
des Hauptantriebs aufrechterhalten bleibt.
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In der Papierindustrie ist es bereits bekannt, daß beim Antrieb von
Trockenzylindern über Differentialgetriebe durch die sogenannte Leistungsverzweigung
eine Zuregelung der Bahn mit verhältnismäßig schwach dimensionierten Getrieben mit
verstellbarer
übersetzung möglich ist. Bei der Erfindung dient das
Regelgetriebe jedoch nicht zur Feinregelung der Drehzahl bei der Trockengruppe,
sondern dazu, den Drehzahlunterschied zwischen den zwei angetriebenen Zylindern
gleich groß zu halten und zwar ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit, mit welcher
die Anlage betrieben wird.
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Der erfindungsgemäße Antrieb ist zweckmäßigerweise so ausgebildet,
daß das Antriebszahnrad des Differentialgetriebes mit der Hauptantriebswelle in
Antriebsverbindung steht.
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Vorzugsweise besteht die Einrichtung zur Einleitung der überlagerungsbewegung
aus einem Getriebe mit veränderlichem übersetzungsverhältnis, das zwischen dem drehbaren
Träger der Zwischenräder des Differentialgetriebes und der Hauptantriebswelle eingeschaltet
ist.
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Durch eine solche Anordnung wird es ermöglicht, den Geschwindigkeitsunterschied
zwischen den beiden Trockenzylindern zu regeln und damit die Spannung der Papierbahn
den jeweiligen Verhältnissen anzupassen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig.1 ist im wesentlichen ein schematischer Grundriß eines Papiermaschinenantriebes
gemäß der Erdung; Fig. 2 ist im wesentlichen eine schematische Seitenansicht längs
der Linie II-11 in Fig. 1; Fig. 3 zeigt im Grundriß ein Differentialgetriebeaggregat
und die zugehörigen Zahnräder, die bei einem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus
verwendet werden.
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In Fig. 1 ist ein Teil einer Papiermaschine 10 dargestellt,
die mit einer Gautschwalze 11 an einem Ende, ferner ersten, zweiten und dritten
Presse 12, 13 und 14 Trockenzylindern 15, 16, 17, 18, 19 und 20 in der oberen Zylinderreihe
der Trockenpartie - wobei mit einem Kennstrich versehene Bezugsziffern die entsprechenden
Trockenzylinder in der unteren Reihe bezeichnen - sowie mit einem mehrere übereinander
angeordnete Walzen umfassenden Kalander 21 am anderen Ende ausgestaltet ist. Die
Gautschwalze 11, die erste Presse 12, die zweite Presse 13 und die dritte Presse
14 sowie der Kalander 21 werden jeweils über getrennte Kegelscheiben- und Kegelradgetriebe
11 a, 12 a, 13 a usw. angetrieben, die mit einer Transmissionswelle 22 verbunden
sind, welche mit veränderbarer Drehzahl angetrieben werden kann; zu diesem Zweck
ist die Transmissionswelle über einen Riemenantrieb 23a mit einem Hauptantriebsmotor
23 verbunden.
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In der Trockenpartie bilden, wie bereits erwähnt, die Zylinder 15,
16, 17, 18, 19 und 20 die obere Zylinderreihe, während die untere Zylinderreihe
von den Zylindern 15', 16', 17', 18', 19' und 20' gebildet wird; hierbei sind die
Zylinder der oberen Reihe jeweils zwischen den Zylindern der unteren Reihe angeordnet.
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Gemäß Fig. 2 treibt ein angetriebenes Zahnrad 24 ein unmittelbar mit
dem Zylinder 16 verbundenes Hauptzahnrad 16'a, und ferner treibt das angetriebene
Zahnrad 24 ein Zwischenrad 25, das über unmittelbar mit dem oberen Zylinder 16 verbundene
Hauptzahnrad 16 a an. Auf diese Weise werden die Zylinder 16 und 16' mit der gleichen
Drehzahl angetrieben. Ein weiteres angetriebenes Zahnrad 26 treibt das Hauptzahnrad
17'a des unteren Zylinders 17' an. Der Antriebsmechanismus ist nun so ausgebildet,
daß der Zylinder 17' mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die sich
von derjenigen der Zylinder 16 und 16' geringfügig unterscheidet, so daß die Papierbahn
WR zwischen dem letzten Zylinder 16 der ersten Trockengruppe und dem ersten Zylinder
17' der zweiten Trockengruppe ständig unter Spannung steht. Wie bei solchen Trocknern
üblich, steht ein über Führungswalzen 28, 29 und 30 laufender oberer Filz 27 mit
der Oberseite der Papierbahn W in Berührung, während sie über die oberen Zylinder
15, 16 usw. hinwegläuft, und ein über Führungswalzen 32, 33, 34 usw. laufender unterer
Filz 31 steht mit der Unterseite der Bahn W in Berührung, während diese unter den
unteren Zylindern 15', 16', usw. hindurchläuft.
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Fig. 3 zeigt nun bestimmte Einzelheiten des Antriebes, der in einem
durch gestrichelte Linien angedeuteten Gehäuse 40 angeordnet ist. Die angetriebenen
Zahnräder 24 und 26 sind hierbei nur teilweise dargestellt. Bezüglich des Antriebs
des Trockenzylinders 17' über das angetriebene Zahnrad 26 sei bemerkt, daß dieses
seinen Antrieb von einer zweiten Transmissionswelle 41 über ein Kegelscheiben- und
Riemenaggregat 42 erhält, das gemäß Fig. 1 unmittelbar mit der Haupttransmissionswelle
22 verbunden ist. Die zweite Transmissionswelle 41 treibt über Kegelräder
42 a und 42 b eine Hauptantriebswelle
43 an, die sich durch das Gehäuse 40 erstreckt und in schematisch angedeuteten Lagern
44 und 45 läuft. Auf dieser Hauptantriebswelle 43 sitzt ein Zahnrad 46, das das
Zahnrad 26 antreibt, welches seinerseits den Trockenzylinder 17' antreibt.
Auf diese Weise besteht eine unmittelbare mechanische Verbindung zwischen der zweiten
Transmissionswelle 41 und dem Trockenzylinder 17', so daß letzterer mit einer festgelegten
Drehzahl angetrieben wird. Auf der Hauptantriebswelle 43 sitzt ferner ein zweites
Zahnrad 47, das sich in dem Gehäuse 40 befindet und mit einem auf einer zweiten
Welle 49 sitzenden Zahnrad 48
kämmt, um die Welle 49 anzutreiben. Die
Welle 49 überträgt die Kraft auf ein auf ihr befestigtes Zahnrad 50. Um die
Darstellung zu vereinfachen, wurden die Lager innerhalb des Gehäuses 40 fortgelassen.
Das Zahnrad 50 treibt ein in Fig. 3 im Schnitt gezeichnetes Zahnrad 51, das
auf einer auf der Welle 53 frei drehbaren Muffe 52 sitzt. Die Muffe 52 trägt ferner
ein mit ihr fest verbundenes Kegelrad 54. Eine weitere Welle 55 trägt ein andersherum
angeordnetes Kegelrad 56. Einander gegenüber angeordnete Kegelräder 57 und 58, die
in einem Träger 59 drehbar gelagert sind, greifen jeweils in die beiden einander
gegenüberliegenden Kegelräder 54 und 56 ein. Der Träger 59 bildet zusammen mit der
Welle 53 eine T-förmige Anordnung, bei der die Kegelräder 57 und 58 auf den Enden
der Arme des T angeordnet und um den Schaft des T, der durch die Welle 53 gebildet
wird, drehbar sind.
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Bezüglich der Arbeitsweise eines Differentialgetriebes, das aus den
Kegelrädern 54, 56, 57 und 58 besteht, ist es bekannt, daß die Drehzahl des treibenden
Kegelrades 54 gleich derjenigen des getriebenen Kegelrades 56 ist, wenn eine Drehbewegung
des Trägers 59 verhindert wird, d. h., wenn zu diesem Zweck auf den Rahmen 59 ein
Drehmoment aufgebracht wird. Wenn sich der Träger 59 dagegen in der einen oder anderen
Richtung dreht, ist die resultierende
Drehzahl des Kegelrades 56
entsprechend größer oder kleiner als diejenige des treibenden Kegelrades 54. Das
hier gezeigte Differentialgetriebe umfaßt drei drehbare Elemente 54, 55 und 59.
Das erste Element ist das Kegelrad 54, das in Antriebsverbindung mit der Hautpantriebswelle
43 steht, das zweite drehbare Element ist das Kegelrad 56, das den Zylinder 16'
antreibt, das dritte drehbare Element ist der Träger 59 für die Kegelräder 57 und
58. Das Kegelrad 56 treibt die Welle 55, die ihrerseits ein damit fest verbundenes
Zahnrad 60 treibt. Letzteres treibt ein Zahnrad 61 auf einer angetriebenen Welle
62, die in einem Lager 63 läuft, und auf der ein Zahnrad 64 sitzt, das das zweite
treibende Zahnrad 24 antreibt. Gemäß Fig. 2 treibt letzteres den Zylinder 16' unmittelbar
und über das Zwischenzahrad 25 den Zylinder 16 mittelbar an. Der Träger 59 ist über
die Welle 53 mittels der Zahnräder 65 und 66 mit einem Getriebe 67 verbunden, das
ein veränderbares Übersetzungsverhältnis liefert. Dieses Getriebe 67 umfaßt die
konischen Riemenscheiben 67 a auf der Welle 43 und 67 b, welch letztere mit dem
Zahnrad 66 verbunden ist; diese Riemenscheiben sind durch einen verstellbaren Treibriemen
67c miteinander verbunden. Der Drehzahlunterschied zwischen den Zahnrädern 54 und
56 ist gleich der Abtriebsdrehzahl des mit veränderbarer Übersetzung arbeitenden
Getriebe 67. Im vorliegenden Falle werden die Zylinder 16 und 16'
von der gleichen Antriebswelle 62 aus über die dargestellten Zahnräder mit der gleichen
Drehzahl angetrieben. Der Träger 59 wird somit derart betätigt, daß die Zylinder
16 und 16' mit einer etwas niedrigeren Drehzahl umlaufen als der von der Hauptwelle
43 angetriebene Zylinder 17'. Infolgedessen wird der Bahnabschnitt WR zwischen den
Zylindern 16 und 17' gespannt, und es hat sich gezeigt, daß in diesem Falle die
Zahl der Abrisse der den Trockner durchlaufenden Bahn erheblich abnimmt.
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Zwar lassen die elastischen Eigenschaften der Bahn W gewisse Schwankungen
der ihr mitgeteilten Spannungen zu, ohne daß die Bahn lediglich infolge des Aufbringens
einer zu hohen Spannung zerreißt, doch kann man die Drehzahlen der beiden Zylinder
16 und 17' je nach Gewicht und Art des Papiers so festlegen, daß ein Drehzahlunterschied
gegeben ist, bei dem die Bahn längs des Abschnitts WR eine verhältnismäßig geringe,
jedoch bemerkbare Spannung erhält und ein Flattern der Bahn in dieser Stelle verhindert
wird. Es ist dann kein weiteres Einstellen mehr erforderlich, da das Differentialgetriebe
54, 56, 59 Änderungen der Drehzahl der Haupttransmissionswelle 22 automatisch so
ausgleicht, daß der gewünschte Drehzahlunterschied zwischen den Zylindern 16 und
17' aufrechterhalten bleibt. Es ist jedoch auch vorteilhaft, ein Aggregat 67 geringer
Leistung zum Betätigen des Trägers 59 zu verwenden, so daß das Drehmoment, das auf
den Zylinder 16 aufgebracht wird, um ihn mit einer festen Drehzahl anzutreiben,
von dem Drehmoment überwunden wird, das der Zylinder 17' über den Papierbahnabschnitt
WR auf den Zylinder 16 aufbringen könnte. Mit anderen Worten, sobald die Spannung
des Bahnabschnitts WR einen bestimmten Wert erreicht und somit ein bestimmtes Drehmoment
auf den Zylinder 16 aufgebracht wird, würde dieser Zylinder dadurch gesteuert werden,
und die Wirkung dieses Drehmoments bestände darin, daß das durch das Differentialgetriebe
aufgebrachte Drehmoment überwunden wird.
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Es sei ferner bemerkt, daß man die Hauptantriebswelle 43 und die angetriebene
Welle 62 bei der Anwendung der Erfindung miteinander vertauschen könnte, so daß
die Hauptantriebswelle den langsamer umlaufenden Zylinder, d. h. den Zylinder 16,
und die angetriebene Welle 62 den schneller umlaufenden Zylinder, d. h. den Zylinder
17', antreiben würde, wobei das Differentialgetriebe 54, 56 und 59 dazu dienen würde,
die Drehzahl nicht zu verringern, sondern zu erhöhen.
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Ferner sei bemerkt, daß man nur einen geringen Drehzahlunterschied
- gemessen an der Drehzahl der Zylinder - benötigt, um die richtige Spannung der
Bahn zu erhalten, denn die durch den Träger aufgebrachte oder aufgenommene Leistung
steht bei dem Differentialgetriebe im wesentlichen im gleichen Verhältnis zu der
für den Antrieb des drehzahlgeregelten Zylinders erforderlichen Gesamtleistung wie
der Drehzahlunterschied zur Drehzahl des drehzahlgeregelten Zylinders, wenn man
die Reibung in dem Zahnradaggregat außer Betracht läßt. Daher kann das steuernde
Element - im vorliegende Falle das Aggregat 67 - sehr klein sein, und es läßt sich
leicht steuern.