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Die Erfindung betrifft eine Preßwalze mit steuerbarer Durchbiegung
bzw. Balligkeit, durch die ein willkürlich beeinflußbarer Spaltdruck zwischen einem
Walzenpaar erzeugt werden kann. Insbesondere behandelt die Erfindung die Lagerung
und den Antrieb einer solchen Preßwalze.
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Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung sind Papierherstellungsmaschinen,
wo Preßwalzen oder Kalandrierwalzen eingesetzt werden, jedoch ist sie mit Vorteil
überall dort zu verwenden, wo Werkstücke oder ein Werkstoff einen durch zwei oder
mehrere Walzen gebildeten Spalt unter Druck durchlaufen, wie z. B. in der Metallbearbeitung;
der Kunststoff-, Textil-, oder Gummi-Industrie sowie bei Druckereimaschinen.
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Die Erfindung schließt an an eine Preßwalze mit steuerbarer Durchbiegung,
deren zylindrischer Walzenmantel an beiden Enden über Pendellager auf einer nicht
drehbaren Mittelachse drehbar gelagert ist, die ihrerseits an ihren beiden Enden
kippbar abgestützt ist und den Antrieb für den Walzenmantel trägt, der an einem
Innenzahnkranz des Walzenmantels angreift, wobei ein Treibglied des Antriebs auf
einem Ende der Mittelachse drehbar gelagert ist (USA.-Patentschrift 2 676 367).
Im Falle der bekannten Preßwalze ist das Treibglied eine die Mittelachse umgebende
Hülse mit Abtriebszahnkranz, der mit dem erwähnten Innenzahnkranz des Walzenmantels
im Eingriff rsteht und über eine frei liegende Außenverzahnung von einem exzentrisch
gelagerten Antriebs-Ritzel angetrieben wird.
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Der kuppelartige Ineinandergriff der Innenverzahnung des Walzenmantels
und der Außenverzahnung der Antriebshülse erfordert es, daß bei diesen Verzahnungen
sogenannte Bogenzähne gewählt werden. Trotzdem ist die Durchbiegung der Mittelachse
dadurch begrenzt. Dies liegt daran, daß die Treibhülse die Kippbewegungen der Mittelachse
mitmacht.
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Die bekannte Konstruktion einer Preßwalze mit steuerbarer Durchbiegung
läßt es im übrigen nicht ohne weiteres zu, an Stelle einer vorhandenen massiven
Preß- oder Kalanderwalze eingesetzt zu werden, die in der Regel über Gelenkwellen
am Walzenzapfen, also axial, angetrieben werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst kompakten
und leistungsfähigen Antrieb für eine Preßwalze mit steuerbarer Durchbiegung zu
schaffen, dessen Zahneingriffsverhältnisse von der Durchbiegung der Mittelachse
möglichst unabhängig sind und bei der der axiale Antrieb über Gelenkwellen erhalten
bleibt, um eine Preßwalze gemäß der Erfindung mit Leichtigkeit nachträglich mit
einer massiven Preß- oder Kalanderwalze austauschen zu können.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Treibglied auf der dem Walzenmantel
abgewandten Seite einer kippbaren Unterstützung der Mittelachse auf dieser gelagert
und über einen zur Mittelachse koaxialen und außerhalb deren Enden liegenden Wellenfortsatz
drehbar angetrieben ist, wobei die Antriebsverbindung zwischen dem Treibglied und
dem Innenzahnkranz des Walzenmantels aus mindestens einer sich entlang der kippbaren
Unterstützung der Mittelachse und außerhalb von deren Begrenzungen erstreckenden
Kitzelwelle besteht, deren eines Kitzel mit einem Innenzahnkranz des Treibgliedes
und deren anderes Kitzel mit dem Innenzahnkranz des Walzenmantels kämmt. Da erfindungsgemäß
das Treibglied auf dem einen Ende der Mittelachse nicht kippbar gelagert ist, bleibt
der Innenzahnkranz unabhängig vom Grad der Durchbiegung der Mittelachse stets konzentrisch
zur i Mittelachse. Dies begünstigt schon die Gleichmäßigkeit des Eingriffs zwischen
einem Ritzel und dem Innenzahnkranz des Treibgliedes.
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Wenn gemäß der weiteren Erfindung die Ritzelwelle in Gehäusen gelagert
ist, die an der feststehenden Mittelachse befestigt sind, dann folgen alle Verzahnungen
des Antriebes den Dnrchbiegungen der Mittelachse, und die Eingriffsverhältnisse
bleiben konstant. Zweckmäßig werden als Träger für zwei Ritzelpaare zwei entlang
gegenüberliegender Seiten der Mittelachse sich erstreckende parallele Wellen vorgesehen,
wodurch der Antrieb symmetrisch wird. Die Kompaktheit des Antriebes wird dadurch
unterstützt, daß die Mittelachse im Bereich der Kitzelwellen ein Zwischenstück mit
abgeflachten Seitenflächen hat, so daß der Abstand der beiden Kitzelwellen voneinander
möglichst klein gehalten ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Preßwalze mit steuerbarer
Durchbiegung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine teilweise
Seitenansicht des Antriebsendes einer biegungsgesteuerten Walze gemäß der Erfindung,
wobei Teile der Walze abgebrochen und andere Teile im Längsschnitt dargestellt sind,
F i g. 2 einen teilweisen waagerechten Schnitt durch einen Teil der Walze und ihrer
Mittelachse, der das getriebene Ende des Zahnradantriebes der Walze zeigt, F i g.
3 einen waagerechten Schnitt ähnlich F i g. 2, der eine Fortsetzung von F i g. 2
ist und das treibende Ende des Walzen-Zahnradantriebes zeigt, und F i g. 4 einen
senkrechten Schnitt in der Ebene VI-VI von F i g. 1.
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Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist eine Walzenanordnung 11 mit
steuerbarer Balligkeit bzw. Durchbiegung dargestellt, die mit einer gegenläufigen
Walze 12 zusammenarbeitet. Die Walzenanordnung 11 besteht aus einem länglichen zylindrischen
Walzenmantel 13 mit einer inneren, feststehenden Mittelachse 15, die über die Enden
des Walzenmantels 13 vorsteht. Die Mittelachse 15 kann auf einem Teil ihrer Länge
hohl ausgeführt sein, um Druckleitungen aufzunehmen, durch deren Druck ein die Balligkeit
der Walze steuernder Druckschuh 16 betätigt werden kann, wie auch nicht dargestellte
Schmierleitungen in der Mittelachse 15 vorgesehen werden können, um die Lager des
Walzenmantels zu schmieren.
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Der die Balligkeit steuernde Druckschuh 16 ist bis zum gleitenden
Angriff an der inneren Wandung des Walzenmantels 13 radial aus der Mittelachse 15
ausfahrbar und sitzt nach Art eines Kippsegmentes schwenkbar auf einem rechteckigen
Kolben 17, der seinerseits in einer Ausnehmung der feststehenden Achse 15 geführt
ist und sich im wesentlichen über deren Länge erstreckt. Der Druckschuh 16, der
Kolben 17, die Führung des bezüglich der Achse 15 ausfahrbaren Kolbens und die Druckzufuhreinrichtungen
zur Beaufschlagung des Kolbens mit einem unter Druck stehenden Medium in Richtung
des Walzenmantels sind nicht Gegenstand der Erfindung, außer insoweit, als sie bei
ihrer Funktion der Mittelachse 15 eine Reaktionskraft aus der gesteuerten Balligkeit
erteilen.
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Die Mittelachse 15 ist in irgendeiner Weise undrehbar
festgelegt,
um die Mitte des Druckschuhes 16 genau in der Ebene des Spaltdruckes zwischen den
Walzen 12 und 13 zu halten.
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Der in F i g. 2 dargestellte Walzenmantel 13 ist an einem Ende über
ein Pendellager, hier ein Pendel-Rollenlager 18, gelagert. Das entgegengesetzte
Ende des Walzenmantels ist in der gleichen Weise gelagert. Der äußere Laufring des
Lagers 18 ist in eine Ausdrehung des Walzenmantels eingelassen, in der er mittels
eines Treibringes 20 mit Druckflansch 21 und Schrauben 23 gegen einen Bund 19 angedrückt
und somit relativ zum Walzenmantel 13 festgelegt wird, da die Schrauben 23
in eine Stirnseite des Walzenmantels eingeschraubt sind.
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Gegen die äußere Stirnfläche des Treibringes 20 ist ein Antriebsgehäuse
24 mittels Schrauben 26 verspannt, dessen zylindrischer Umfang den Umfang des Mantels
13 fortsetzt. Das Antriebsgehäuse 24 hat einen radial nach innen gerichteten Flansch
25, der sich entlang der Stirnfläche des Treibringes 20 erstreckt. über das Antriebsgehäuse
24 und den Treibring 20 wird der Walzenmantel 13 letztlich angetrieben.
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Das Antriebsgehäuse 24 hat einen Innenzahnkranz 27, der mit diametral
im Abstand voneinander angeordneten Ritzeln 29, 29 im Eingriff steht, die ihrerseits
auf den inneren Enden von ebenso diametral angeordneten Wellen 30, 30 sitzen,
die mit der Mittelachse 15 in einer Ebene liegen und sich parallel zu dieser erstrecken.
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Die Mittelachse 15 hat ein Zwischenstück 31 mit abgeflachten Seitenflächen
32, die die Wellen 30, 30 nicht berühren.
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Das Zwischenstück 31 der Achse 15 hat eine angeformte untere Erhebung
33 mit im Querschnitt kugeliger Druckfläche, die auf einer ebenen Stütz-Oberfläche
34 kippbar abgestützt ist, die im Unterteil 35 einer Stütze 36 angeformt ist. Die
Stütze 36 ist geteilt und durch einen Deckel 37 verschlossen. Das entgegengesetzte
Ende der Mittelachse 15 ist in ähnlicher Weise in einer der Stütze 36 entsprechenden
Stütze kippbar abgestützt.
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Auf dem äußeren Ende der Mittelachse 15 ist als Treibglied ein Antriebsgehäuse
43, das einen zylindrischen Außenumfang hat, über eine innere Nabe 44 und
Wälzlager 45 drehbar gelagert. Das Antriebsgehäuse 43 ist durch einen Deckel 46
verschlossen, der an einer äußeren Stirnfläche des Gehäuses über Schrauben 47 befestigt
ist. Der Deckel 46 läuft zu einer Welle 48 aus, die zur Drehachse des Walzenmantels
13 zentrisch ist und über die das Antriebsgehäuse 43 angetrieben wird. Die Welle
48 kann über eine starre oder eine flexible Kupplung angetrieben sein.
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Von der Nabe 44 des Antriebsgehäuses 43 gesehen nach innen läuft das
Antriebsgehäuse zu einem Ringteil aus, das einen Innen-Zahnkranz 50 trägt. Dieser
Innenzahnkranz steht mit diametral gegenüberliegenden Ritzeln 51,51 im Eingriff,
die auf den äußeren Enden der ebenso diametral angeordneten Wellen 30, 30
sitzen.
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Die Wellen 30, 30 sind an gegenüberliegenden Seiten der Stütze
36 für die Mittelachse 15 in Gehäusen 53 und 54 gelagert, die in geeigneter Weise
an der Mittelachse 15 befestigt sind und diese umgeben.
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Das Gehäuse 53 hat diametral gegenüberliegende hohle Lagerungen 55
für Wälzlager 56, über die die Wellen 30, 30 im Lagergehäuse 53 drehbar gelagert
sind. Ein Spreizring 57 hält ein Wälzlager 56 in seinem Lagerauge 55 axial fest.
über einen Dichtungsring 59, der am entgegengesetzten Ende des Lagerauges 53 eingelassen
ist und gegen eine Welle 30
dichtet, ist das Wälzlager 56 gegen Staub-Eintritt
und Schmiermittel-Austritt gesichert. Das Lagerauge 55 ist auch von einem Lagerring
60 umgeben, der innerhalb des Antriebsgehäuses 24 gegen einen Dichtungsring 61 anliegt,
der in diesem Antriebsgehäuse mittels eines Deckringes 62 gesichert ist.
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Das Lagergehäuse 54 ist mit hohlen Lageraugen 63 für Wälzlager 64
der Wellen 30 ähnlich wie das Lagergehäuse 53 aufgebaut. Die Innenlaufringe der
Wälzlager 64 werden von Distanzhülsen 65 in ihrer Lage gehalten, wobei die Distanzhülsen
65 an den inneren Stirnflächen der Ritzel51 anliegen, die auf ihren Wellen 30 aufgekeilt
und durch Abschlußdeckel 66 mittels in die Stirnflächen der Wellen eingeschraubter
Schrauben 67 verspannt sind.
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Das Gehäuse 54 reicht wie das Gehäuse 53 bis in das Antriebsgehäuse
43 und hat einen entsprechenden Lagerring 69 mit Dichtungsring 70 und diesen
sichernden Deckring 71.
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Der antriebsseitige Deckel 46 und das Antriebsgehäuse 43 sind unter
Lagerung auf der feststehenden Mittelachse 15 drehbar angetrieben und treiben daher
ihrerseits die Wellen 30, 30 an, über deren innere Ritzel 29, 29 und den Innenzahnkranz
27 der Walzenmantel 13 angetrieben wird. Der Antrieb des Walzenmantels verläuft
also in zwei Strängen beiderseits der feststehenden Mittelachse 15 sowie innerhalb
der lichten Weite des Walzenmantels 13.
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Da der Walzenmantel auf der Mittelachse 15 über Pendelrollenlager
18 gelagert ist und die Mittelachse 15 an ihren entgegengesetzten Enden kippbar
abgestützt ist, sich also um ihre Enden frei durchbiegen kann, wenn der Spaltkorrekturdruck
mittig auf sie einwirkt, wodurch sich der Antrieb des Walzenmantels längs und außerhalb
der Mittelachse 15 der Durchbiegung der Mittelachse anpassen kann, so ergibt sich
ein kompakter und leistungsfähiger Antrieb, der den Walzenmantel unter allen Biegebedingungen,
die von der Reaktionskraft des die Balligkeit steuernden Druckes herrühren, antreibt.