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Walze für Kalander, Quetschwerke, Walzwerke od. dgl. Die Erfindung
betrifft eine Walze für Kalander, Quetschwerke, Walzwerke od. dgl. mit hydrostatischer
Einstellung der Biegelinie, bestehend aus einem umlaufenden, rohrartigen Walzenmantel
und einer feststehenden Walzenachse, zwischen welchen mittels axial und stirnseitig
angeordneter Abdichtungseinrichtungen eine durchgehende Längskammer gebildet ist,
die über eine Zuleitung in der Walzenachse mit einer Druckflüssigkeit unter einem
entsprechend der Walzenbelastung einstellbaren Arbeitsdruck beaufschlagbar ist.
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Bei einer bekannten Walze dieser Gattung befindet sich auf einem feststehenden
Walzenkem eine Kammer, die mittels Dichtlippen gegen den konzentrisch umlaufenden
Walzemnantel abgedichtet ist und durch einen variablen hydraulischen Druck beaufschlagt
werden kann.
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Die Nachteile dieser bekannten Einrichtung bestehen darin, daß durch
die Dichtlippen eine Feinstbearbeitung der Innenflächen des Walzenmantels erforderlich
ist, daß durch die Reibung der Dichtlippen am Walzenmantel ein erhöhter Kraftbedarf
für den Antrieb entsteht und daß die Dichtlippen sich sehr schnell abnutzen.
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Die Erfindung geht einen neuen Weg zur Herstellung derartiger Walzen.
Gemäß der Erfindung werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, daß als axiale
Abdichtung je ein von der zylindrisehen Innenfläche des Walzenmantels und
der dort zu dieser konzentrisch verlaufenden Außenfläche der Walzenachse gebildeter
Dichtspalt dient, der sich über einen Teil des Kreisumfanges erstreckt und als Staustrecke
wirkt, und daß über die Druckmittelableitung in dem der Längsdruckkarmner gegenüberliegenden
Raum ein Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck erzeugt ist.
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Durch diese Anordnung findet auf der Wirkdruckseite ein Druckaufbau
statt, da der Abfluß durch die beiden engen Staustrecken einen starken hydrodynamischen
Widerstand erfährt. Durch den Unterdruck auf der Abflußseite wird der Druckaufbau
und damit die Durchbiegung des Walzenrohres noch vergrößert.
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Bei der großen, fast dem ganzen Durchmesser der Walzenbohrting entsprechenden
Wirkdruckfläche ist für das Durchbiegen des Walzenmantels nur ein verhältnismäßig
geringer hydrostatischer Druck von nur wenigen Atmosphären erforderlich. Die Förderpumpe
für das Druckmittel muß aber so ausgelegt werden, daß sie bei einem geringen Förderdruck
eine große Fördermenge leistet, da ja durch die beiden seitlichen Staustrecken über
die Walzenlänge immerhin eine verhältnismäßig große Druckmittelmenge in den Rückflußraum
abfließt. Die großen Umlaufmengen an Druckflüssigkeit beim erfmdungsgemäßen Prinzip
kommen den Erfordernissen bei beheizten Walzen hinsichtlich Temperaturgleichmäßigkeit
und zu übertragender Wärmemenge günstigerweise entgegen, wobei dann das Druckmittel
gleichzeitig Wärmeträger ist.
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Die Erfindung sei an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen zur Walzenachse
senkrechten Querschnitt und F i g. 2 den Längsschnitt durch die Walze in
verkleinertem Maßstab.
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Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Kalanderwalze aus einem äußeren,
umlaufenden Walzenmantel 1, der z. B. aus einem Stahlrohr hergestellt ist.
Konzentrisch zu diesem Walzenmantel befindet sich die nicht umlaufende, mit Walzenzapfen
2' im Kalanderständer 3 festgehaltene Walzenachse 2. Herbei ist der Durchmesser
der vorzugsweise zylindrischen Walzenachse so bemessen, daß zwischen ihr und der
Innenbohrung des Walzemnantels ein sehr enger Spalt verbleibt, dessen Höhe bei den
üblichen Kalanderwalzen in der Größenordnung von etwa 0,5 mm im Radius und
mehr liegt. Um die Druckflüssigkeit an den Walzenenden nicht austreten zu lassen,
ist es erforderlich, daß der Walzenmantel gegen die Walzenachse in axialer Richtung
durch an sich bekannte, beidseitige druckfeste Dichtmittel, z. B. eine Gleitringdichtung
4 od. dgl., verschlossen ist und die Enden des Walzenmantels mittels zentrischer
Hilfslager 5 auf der Walzenachse gelagert sind.
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. Um der Durchbiegung der Walzenachse bei Druckgabe Rechnung
zu tragen, ist es noch erforderlich, die Walzenachse auf der dem Kalanderspalt abgekehrten
Seite mindestens um das Maß der Durchbiegung abzuflachen, wodurch ein vergrößerter,
sichelförmiger
Abflußraum 10 entsteht. Dabei kann diese Abflachung noch über das erforderliche
Mindestmaß vergrößert werden, um durch eine Verringerung des hydrodynamischen Widerstandes
zusammen
mit der Saugwirkung der Druckmittelpumpe einen erhöhten hydrostatischen
Unterdruck zu erzielen, so daß durch Addition mit dem überdruck auf der Wirkseite
die Druckwirkung insgesamt erhöht wird. Die Abflachung auf der Absaugseite endet
an den beiden Erzeugenden 7 auf der Mittellinie 6. Der tatsächliche
Auslauf dieser Abflachung richtet sich aber nach den Strömungsverhältnissen auf
der Druckseite, um den Durchfluß bei Durchbiegung der Walze in den Staustrecken
im erforderlichen Maße zu drosseln. Es ist zweckmäßig, wegen der besseren Druckverteilung
des Druckmediums auch auf der Wirkdruckseite eine Abflachung vorzunehmen, so daß
die Längskammer 9 entsteht und die beiden engen Spalte zwischen den Zylindererzeugenden
7 und 8 als Staustrecken 11 übrigbleiben.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt. Es sei angenommen,
daß sich der Kalanderspalt im Bilde oben befindet, so daß in der oberhalb der Mittellinie
6 liegenden Längskammer 9 der hydraulische überdruck wirksam werden
muß. Es wird daher dieser Raum durch das hydraulische Druckmittel beaufschlagt,
das durch eine Zulaufbohrung 12 in der Walzenachse und mehrere Stichleitungen
15 zugeführt wird. Das Druckmittel fließt dann, wie bereits oben beschrieben,
durch die einen hohen hydrodynamischen Widerstand bildenden Staustrecken
11
zum unteren Abflußraum 10, aus dem über eine Rücklaufbohrung
13 und Stichleitungen 15 ein Ab-
saugen des Druckmittels erfolgt.
Es wirken somit zwei sich addierende Komponenten auf den umlaufenden Walzenmantel,
einmal der in der oberen Längsdruckkammer 9 erzeugte hydrostatische überdruck,
zum anderen der in der unteren Absaugkammer 10 entstehende hydrostatische
Unterdruck, die gemeinsam den Walzenmantel in Walzenmitte nach oben gegen die Gegenwalze
pressen.
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Beim Arbeiten eines Kalanders können z. B. durch eine starke Friktion
oder aus anderen Gründen auch Momente senkrecht zur Hauptbelastung entstehen, die
ein Durchbiegen der Walze in der horizontalen Ebene 6-6 verursachen. Um derartige
Kräfte aufzuheben, werden gemäß weiterer Erfindung zwei weitere, wahlweise ein-
und ausschaltbare Druckmittelbohrungen 14 vorgesehen, aus denen ein zusätzlicher
Druckmittelstrom über Stichleitungen 17 in einen der beiden Staustreckenräume
11 gelangt und dadurch eine Druckwirkung in horizontaler Richtung ausübt.
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Der Förderdruck, der Förderstrom und die Spalthöhen der Staustrecken
können in weiten Grenzen variiert werden. Eine Verringerung der Spalthöhe bewirkt
eine Vergrößerung des Durchflußwiderstandes und damit eine Druckerhöhung oder eine
Verringerung des Förderstromes, und umgekehrt. Dadurch ist man in der Lage, die
Konstruktion allen vorkommenden Betriebsbedingungen anpassen zu können.
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Um eine gleichmäßige Verteilung des Druckmittels über die ganze Walzenlänge
zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Druckmittelzu- und -ableitungen hydrodynamisch
richtig zu gestalten, was im wesentlichen durch einen gegen das Ende zu abnehmenden
Querschnitt und/oder eine unterschiedliche Bemessung der Stichleitungen oder deren
unterschiedliche Verteilung über die Walzenlänge erreicht wird. Der große Vorteil
der Erfindung besteht außer in der veränderlich einstellbaren Bombage durch Veränderung
des Hydraulikdruckes und/oder des Druckmittelstromes vor allem im Fortfall der Verschleißteile
und der teuren Feinbearbeitung der Innenfläche des Walzenmantels sowie in der Möglichkeit,
das hy-
draulische Druckmittel gleichzeitig als Olumlaufheizung verwenden
zu können.
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Da der Wirkdruck auf den Walzenmantel von mehreren sich rasch ändernden
Faktoren abhängig ist,---ist die ständige Druckabtastung in der Längskammer
9 und die Regelung der Druckmittelzufuhr in Abhängigkeit hiervon von entscheidender
Bedeutung. Es ändern sich nämlich während des längeren Betriebes der Walze nicht
nur die Viskosität des Druckmittels, sondern infolge verschieden schneller Erwärmung
von Walzenachse und Walzenmantel auch die Durchflußquerschnitte der Staustrecken
und damit die erforderliche Fördermenge zur Aufrechterhaltung des erforderlichen
Druckes. Es werden daher folgende selbsttätige Regelungen vorgesehen: Erstens wird
der Wirkdruck bzw. der Förderstrom in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck des Kalanders
geregelt. Zweitens wird der Druck in der Längskammer 9 manometrisch abgefühlt
und mit dessen Meßstrom die Drehzahlregelung der Druckmittelpumpe beeinflußt, und
schließlich kann die Regelung noch dadurch verbessert werden, daß das Druckmittel
durch einen Thermostaten im Sammelgefäß auf einer konstanten Arbeitstemperatur gehalten
wird. Eine wesentliche Vereinfachung der Regeleinrichtungen kann durch die Anordnung
feinfühliger Drossel-, Bypass- oder Überdruckventile in den Druckmittelleitungen
erzielt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Es ist auch denkbar, die obere Längsdruckkammer 9 genauso wie den unteren
Absaugraum 10 zu bemessen. Dies wäre z. B. dann erforderlich, wenn eine wechselseitige
Belastung der Walze (als Zwischenwalze bei drei- und mehrwalzigen Kalandern) notwendig
ist oder der hydrodynamische Widerstand, z. B. bei hochviskosen Druckmitteln, vermindert
werden müßte. Hierbei müßten allerdings die beiden Wirkräume zwecks Schaffung einer
ausreichenden Staustrecke ein längeres Stück vor den Zylindererzeugenden
7 enden. Auch kann dem Querschnitt der Walzenachse innerhalb des Walzenmantels
eine Form gegeben werden, durch die die Zugzone der Achse voll erhalten bleibt.
In diesem Falle reicht die Walzenachse etwa in der Breite von 1/3 des Durchmessers
unten bis nahe an den Walzenmantel heran, wobei dann für die Absaugung des Druckmittels
beidseitig zwei taschenförmige Ausnehmungen herausgefräst sind, die beide über Stichleitungen
an die Rücklaufbohrung 13 angeschlossen sind.