DE1575667A1

DE1575667A1 - Gegen Biegungskraefte widerstandsfaehige Ausbildung von zylindrischen Schalen mit aeusserem Gehaeuse

Info

Publication number: DE1575667A1
Application number: DE1966T0031253
Authority: DE
Inventors: Leon Thiry
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-06-01
Filing date: 1966-05-27
Publication date: 1970-01-15
Also published as: BE664784A; ES327374A1; NL6607520A; FR1481346A

Description

Titels- Gegen Biegungskräfte widerstandsfähige Ausbildung von zylindrischen Sehalen mit äusserem. Gehäuse Die Erfindung betrifft'sogenannte Antiflexionszylinder oder Walzen, also Zylindere deren, Widerstandsfähigkeit gegen Durchbiegung durch eine besondere Konstruktion erhöht ist. Derartige Zylinder worden z.B. in der Papierindustrie für die Herstellung von Pappe, Kartons und:dergl,-in zu - solchem Zwecke dienenden :Pressen, Gleitwarken, ferner auch -bei-einzelnen Zylinderng wie den Kopf- oderUmkehrzylindern bei Warmwalzwerken nach ihren Fourdriniers in.Kalandern -uiw.-verwendet. Im allgemeinen kann man sagent dass solche Zylinder bei der Fabrikation von blattförmigen oder band-±örmiggn Materialiang Blecheng Drähtene Fädeng verwandt werden, bei denen erhebliche Beanspruchungen auftreten, die bestrebt sind-» die Zylinderoberfläche in-ihrer kraft* beanspruchten Mantellinie durchzubiegene Xan hat bereits verschiedene Anordnungen vorgeschlagene um den Höchstwert dieser Durohbiegungen harabzusetzen4-Insbesondere sind Anordnungen bekannte bei welchen die, hohle zylindrische Schale durch Teile ab-gestützt wirde die von nach Art zweiarmiger Hebel ausgoetalteten Körpe:vagetragen wärdehe die-gelenkig an einem im Innern das Hohlkörpers angeordneten Stützkörper angeschloszen sind und deren :Enden dem lagerzapfen vom Fressen oder Walzen üblicher Ausbildung entsprechen, Zur Statik des By stems ist-zu-bemerkeng---dä-so die'zwWiarmigeü Hebel die Belastungen gleichmäasig auf-der ganzen Idingeder beanspruchten Mantellinie Yerteilen-. Inden-hat die Erfahrunggezeigt, daso bei diesen Systemen, sobald-die Belantingen eine an sieh. nicht besond ern hoch liegende Grenze erreicheng an verschiedenen Punkten der inneren-Abstützung.kleine sieh schnell wiederholende Bewegungen» z.B. in Vorm,von Schwingungeng auftreteng welche ihren Richtungssinn bei jeder Umdrehung zweimal ändern und unausbleiblich die erwähnten Abstützungen unter Überschreitung der Blas'tizitätsgrenze durch bleibende Verfoi=ng zerstören müssen, Zu ist ferner bereits-eine Anordnung bekamt* bei welcher der sich drehende Hohlkörper vermitteln einer Flüssigkeittvorteilhaft von Wasser oder Ölg aufruht, die in einem halbzylindrischent umschlossenen Raum in bezug auf die Arbeitszone des Hohlk-eörpers enthalten ist mit der Massgabeg dass diese Flüssigkeit-derart unter Druck versetzt ist, dass sie die der Beanspruchung unterliegende Mantellinie anhebt und auf diese W eise die Durchbiegung kompensiert.
Diese Anordnung gewährleistet indes nur einen annähernden Ausgleichg-da es praktiach nicht möglich ist, automatisch den Druck derart zu regelng daas er genau den Momentenänderungen der Durchbiegung der Kantellinie folgt. Dabei ergeben sieh ferner besondere Schwierigkeiten der Abe dichtung, Erfindungegemäas wird eine lös-u-ng- in Vorschlag gebracht, bei der -die Nachteile der früheren Anordnungen beseitigt weiden.
Die:Erfindung beruht inabeiooXidere auf dem Prinzip der Bog g der Botationabeweguüg auf den schalenförnigen Hohlkörper selbst» -wobei Stützkörper und hebelartige Träger verwandt worden, die-statisch angeordnet sind und nicht mehr den zur Störung führenden alternierenden Bewegungen unterworfen sind. rfindungsgezäse wird demnach der folgende wesentliche Zweok'erreiohtg daso die hoch gesteigerten Beanspruchungen keine Durchbiegung der Schale bzw. kein Unbrauchbarwerden der Stützpunkte bewirken. In diesem Sinne wird anmeldungsgenäse. vorge..schlageng zwischen den festeng d.h. an der Zudreh,ung nicht teilnehmenden zweiarmigen Hebeln und der in Rotat:Loji befindlichen Schale, also im Hohlraum dieser Sehale,- Vorrichtungeng die sieh über die ganze Länge einer.Mantellinie den Zylinders erstrecken und ge&gnet aind" Beanspruchungen auf dieser -zu verteilen1 z.B. in Form von Rollenanordnungen oder vor i Gleitschulien mit Schmierung, getrennt oder in Verbindun g i#.iteinander- anzuordnen, Bei solcher änmeldungsgemääser Ausbildung verhält der Zylinderi unabhängig-von der Höhe der Belastungen, wich praktisch-wie ein starrer Körper,-so daso er sein eM29ngliches Profil vollständig behält. In dem besonderen Pall*,Wo die Zylinder als Schle ppzylinder (tisuiveursf() mit dünner Schale ausgebildet-sind, wird die Arbeit leistende-Mantel-.linie'die Form des konjugiert-en Zylinders annehmen. Dabeiwird eine Gleiebnässigkeit des Druckes von deil db£.,orXniärten-Längeneinheit einzig durch die Steifigkeit der dünn-bü# Wandung aufrechterhalten.-Diese-praktisch vollstänige Beseitigung der Durchbiegung wird also lediglich aufgrund der Rotation der#Zylinderschale erhalten, also eines Teile, der schön durch seine Porm.dynamisch im Gleichgewicht -sich befindet bzwo a'Uoglol#» wuchtet ist. Der übri#e Teil der Vorrichtung wird -dabei durch ein einfaches,- -wenig körs-tspieliges metalliseheo tgebildet, das stationär-bleibt# Iteine besonderee.Gl e ich g emw wichte- oder Auswuchtprobleme mit-sich bringt,-und d is.iinübrigen vermöge seiner 2-armigen Hebel auch selbsttätig -alle durch die Wer'.'sarbeit bedinz5ten Abweichungen korrigiertt ausgenommen diejenigen einfachen To:Leranzgn.,9 die -von-. der Rektifikation ihrer-äuäseren und äusse-rste.n-Zylinierläufw fläohen herrährene In deil be:-Lliegenden Zeichnungen ist der Anmeldungsgegenstand beispielsweise- und schematisch veranschaulicht.
Pig, 1 zeigt lm.längeschnitt ein-en erfindungegemäas ausgestalteten. Zylinder.
Pig. 2 z e i gt im Längss-chnlitt,' Fig.- 3 im Querectinitt eine andere AusfUhrungsform der anmeldungsgemässen Zylinder.«-Fig. 4 veranschaulicht schematisch die- Hebelanordnung, Fig. 5 und 6 sind Längsschnitte von anmeldungogemäas-aus--gebildeten Zylindörn mit-regelbarer Abstützung.. Gemäse Pig. 1 bezeichnet das BezUgszeichen 1 die innereg j* r festliegende Achse in Endzapfen la. und 1 b die in nich-t- a,-gestellten, an-sich bekannten Lagerwänden gelagert i.st.-Das -lussengehZluae,2 ruht vermittels K.Ugel- oder Rollenlagern

4

3 auf Unterstützungskörpern$ im gezeichneten Beispiel auf-

auf hohlzylindrischen, nicht drehbar angeordneten Trommeln,-von denen z.B. vier-vorhanden sein können und die paarweise in ihrer, mittleren Teil auf Endstützkörpern 5'oder Lagertro-rInieln 6 -ruhen können, die selbst bei. 7 Sich- auf' der Innenachse 1 abstützen, Die bei den Abstützstellen 5 und 7 verwandten Verbindungen sind Anordnungen, die z-.B,0 in Schraubenform derart ausgebildet sind, dass sie genügendee Spiel' ,lasseng iM iceine vollständige Zapfenlagerung zu bilden,# -während sie doch die Trennung.der Teile voneinander verhindern#i auch wenn. beträchtliche Kräfte einwiekenp die-oie voneinander entfernen wolle-nö Die-Durchführungen 8,pl.:1 diA.an den Enden des Gebäuses 2 ;angeordnet sind* enthalten ein'Schmiermittelg-das gegebenenfalls zirkulieren!-kann. Dieselben tragen-nicht wesentlich zur Aufnahme der Belastungen bei.
Das System wirkt-demgemäss et*a folgend ermassen: Wenn eine Druckkraft auf die- Schale, z.-B. bei einer-Vlalz-.arbei't in Form eines Gegendruckes eines anderen Zylinders, ausgeübt wirdv so wird dieser Druck auf die irnere Achse an zwei Stellen-derselben übertragen.-Eine gegebenenfaLls in Betracht komiende Durchbiegung dieser Achse führt zu einer symmeteischen,Senkung derbeiden Punkte 7 sowie auch der Schaleg 4ie parallel mit sieh selbst sich senkt. Ein wesentlicher Punkt des anmeidungagezässen Systens liegt daring dass.die primären Hebel, deren Durchbiegung allein -die-Arbeit eirzeugende Mantellinie beeinflussen könnten, in. Form von kräftigen zylinäris chen erom--,--eln ausgebildet sind, deren Durchmesser nahezu der Bohrung der ichäle entspricht und deren geringe Längen etwa umgekeurt proportional ihrer al gesamten Anzahl sind, Daraus ergibt sich bei-normalen liaterialstärizen-1, dass es nIcht erforderlich ist eine-grossen Anzahl primärer-Hebel anzuordneüp um-die Durchbiegung vollständig zu beseitigen. Bestimmt man dieselbe nach Analogie von unter solchen Bedingungen arbeitenden Balkeng so findet man sie umgekehrt proportional der vierten Fotenz der Anzahl der primären Hebel.
Diese Ziffern: 4096 für 8 primäre Hebel, 10.#000 für 1 0 Hebel z.B. sind so hoch, dass die entsprechenden Durchbiegungen praktisch verschwinden bzw. nur die Grössenordnung eines Mikrons haben.
Diese-geringeg offensiöhtlich nur theoretische Durchbiegung komt also zum Ausdruck in einer Verschiebung oder Verlagerung der Rotationaachse des gesamten Zylinders. Sie rührt von zusätzlichen Durchbiegungen anderer Hebelausbildungeh (als der primären Hebel) her sowie von dem inneren Stützkörper 1.. la Ihrer neuen lage.verläuft die Rotationsachse in einem gewissen Abstand parallel mit ihrer ursprünglichen Richtung, Bekwmt ist bereits- die Steuerung zylindrischer Körperg die parallelen Verschiebungen unterworfen sind, indem man Zahnräder anordnet,» welche z.B. mit Zahnkränzen zusammen# arbeiten und Indem man bei direkter Steuerung die technischen Xassnahmen anwendet, die für gewisse perforierte Saugzylinder oder-allgemein für Kupplungen bekannt sind. Selbstverständlich wird man eine für eine Parallelverschiebung geeignete Ausbildung der Kupplung verwenden. Auch ist dafür Sorge zu tragea das-a in diesem Fali wie' unter dem Gesichtspunkt der Ausbildung dichter Verbindungen am Ende des in Rotation be-.,findlichen.gylinders-keine erheblichen radialen Kräfte ausgeübt werden -sollten» welche das Gleichgewicht der die Grundlage des S#v,-steme bi idenden Hebel stören könnten. Ebenso ist die Berechnung der Anordnung der Kugellager oder Rollenlager 3,3..".. der StÜtzkÖrPer 595 ..et- 797 oet von denen die in der längsrichtung liegenden Hebelarme ausgehen und die analytische Chare#kteristik der Wirkungsweise, des Systemsin bekannter Weise durchzuführen.
Gemäss den abgeänderten Ausführungsformender Figuren 2 und 3 sind 8 primäre Hebel'g-angeordnety die von vier sekuildären Hebeln 10 getragen werdeng die ihrerseits durch zwei tertiäre Hebel 11 gehalten werden, deren jeder auf dem Stülzkörper 1 aufruht.
Die primären Hebel arbeiten parallelg ebenso-die sekundären Hebelg die tertiären hebel usw.
Grundsätzliefi wird bei solcher Anordnung die Beanspruchung auf den StützkörDer 'l oder auf zwei Stellen der Trägerachse übertragen. Es lassen sich auch Anordnungen mit beliebiger Zahl -primärer und der entsprechenden notwendigen Zahl-sekundärer, tertiärer Hebel usw. ausbilden.
Die Figuren 3ab,c ver anschaulichen, dass auf der äusseren zylindrischen Oberfläche die acht primären Hebel 99 die sich unter der Arbeitsmantellinie befinden, mit Gleitschuhen (bestehend z.B. aus Bronze) versehen sind, die z.B. 12an der .Zahl sich über einen Bogen von 300 auf der ganzen Länge der-Schale 2 erstrecken. Die Haltung der Schale 2 wird- durch weitere isolierte Gleitschuhe 13 vervollständigt. Bei der Ausbildung der a'nmeldungegemässen Vorrichtung kann jede bekannte

Art der Schmierung verwandt werden, die sich für atte die

primären Hebel auf dem Umfang von 3600 oder auf einem, Teil dieses Umfangs umgebenden Gleitschurre eignet. DieZapfen 14,1-5#und 16 verbinden die Hebel gelenkig untereinander.sowie mit..dem Stüt-zkörpe.r 1. Die Röhren, durch die sie hindurch-

cehe---L, sir-,J. gegeberzenfalls mit geringer -Reibung sowie mit

W =#- C-- - - C# C-

mit widerstandsfähiger Innenfläche gestalte.t oder mit einer genügend stärken BU-Chse 1-7 versehen, um jede Berührung mit dem Stützkörper lauszuschliessen.
Wenn . der Zylinder anmeldungsgemäas mit Gleitschuhen ausgestattet- ist$ lässt sich der Stützkörper 1 naturgemäss um seine Achse einstellen. Dfe Hebel müssen sich in jedem Falle-frei bewegen können; dies gehört zur Grundlage des Anmeldungsvorschlags.
Da in jedem Falle die Bewegungen nur eine sehr geringe Amplitude haben, können die Gelenke um zyliudrische Zapfen usw. durch dünne' oder flexible Blecheg Beschläge von geeigneter Form ersetzt werden. Uenn die Schuhe einen ziigammenhängend.en Stützkörper bilden, kann man dieselbe Massnahme anwenden und hat dann nur die Freiheit der Bewegungen in axialem Sinn, di.e aus Biegungen sich ergeben, zuüberwacheh, Die Widerlager der rotierenden Schale 2 in der.Längsrichtung können sich auf den primären Hebeln 6 befinden. Die Anord--nung der Hebel lässt zu, dass die Zahl der primären Hebel oder eine beliebige Potenz der Zahl 2 ist.' Pig. 4 veranschaulic#ht, wie man Stützkörper und Hebel anderer Zahl-anordnetund dabei für ihre Berechnung die bekannten Grundsätze zur Anwendung bri-n-."t#, Die Habel-9 die -mit dem inneren AUtzkörper 1 verbunden sind, -si,nd im allgemeinen mit zwei Zapfen symmetris.ch in bezug auf 'die LiittA dex-Entfernung lallb angeordnet. wenn man auf de-r--.ej.nen Seite höhere einheitliche Drücke zu erzeugen wünscht .ials auf- der anderen Seite, um- z.B" bei einer -PQurdri-nier- Anlage eine dauernde Ungleichmässig-c-eit in -der Troc-'-,-nung zu

korrieren, kann rüan die entsprechenden -)tiit,zkörper auch

. m

unsymetrisch anordnen.

FigurQn 5 und 6 Veranschaulichen die Art und Veise, wie man im Ruhezustand oder irft Betriebszustand diese axialen Anordnungen abändern kann, um das geradlinige Diagramm-eines gleich.

mässig verteilten Druckes durch nach konvexen oder konkaven Kurven verlaufende Drücke zu ersetzen, die symmetrisch oder nicht symmetrisch in beliebigen variablen Formen gegeben sein können*

Die beschriebenen Anordnungen #,--önnen man--,#ligfach, z.B. hin-

sichtlich derverwandten Stoffeg der Dimensionen der -Teile

usw.. abgeändert Y,-ierden. Die Gleitschuhe könhen anstatt

aus Mietall a:aöh aus G-LLmmi oLler s-ern'tßheti-schez,-# Miaterialg

wie 2o1-,-esterharz, bestehen und Öl- oc---er !,las,.-erschmierung

versehen sein. 2-jas -e-ebe---ienfalls für -Le ver-

C> CD

wandte f--üssi,3e -.--ittel hamn auen in ge-tr-ühl'Uerzi oder erhitztem

Zustand verwandt vierden.

Claims

Patenti#1; ehe: l* Gegen Biegungekräfte widerstandsfähige Ausbildung -ron zylindrischen Schalen mit äusserem Gehäuset das im Inneren durch ein m chanisches System abgestützt oder getragen wirdp das aus Hebeln gebildet ist, welche den Druck gleichmässig im Inneren auf der Länge einer Arbeit erzeugenden Mantellinie der Schale verteilen, wobei die Beanspruchungen auf einen zentralen Stützkörper übertragen werden..der selbst abgestützt oder in üblicher Weise gelagert istg dadurch gekenn eichnet, daso die zylindrische Schale als einziger Teil einer kontinuierlichen Rotationunterworfen wird und dasä zwischen ihr und den Hebeln reibun-Zumindernde Zwischenlagerg wie Kugellager, Rollenlagerg Nadellager oder Gleitschuhen6iri"r geschaltet sind* .
2. Anordnung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dann die primären Hebel als widerstandsfähige, starre, trommelm artige die innere Konstruktion umgebende Körper ausgebildit sind. 3, Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichneti dass die statische Ausbildung -der Hebel und die Vert*U:ung der Stützpupkte.im Inneren der zylindrischen Schale und ihrer äusseren Lagerungen so getroffen ist, dass die Beanspruchungen gleichmässig auf die ganze Länge einer Arbeitsmantellinie der zylindrisch.en Scha16 verteilt werden, 4. Anordnung nach A#ns-nj?üchen 1 bis 3,-dad urch gelcennzeich-,_ net, dass die Zwischenhebel aus einem einzigen primären t 13-- ). "-terii-be.,gtellen.

Aii,-#;rdnunil- nach AnsprÜchen 1 bis 39 dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel aus zwei oder mehreren primären, sekundären, teriären usw. Systernen bestehen, wobei jedes System prallel mit den anderen angeordnet ist. 6i Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichiletg_dass die ge-samten Beanspruchungenrin-einem einzigen 3tützpunkt auf den z-:.#ntraleii Stützkörper übertragen wer-den. 7. Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnetg dass die gesanten Beausloruchungen in zwei Stützpunkten auf den zentralen Sttjützlcörp(-"r übertragen werden. r - 8. Anordnung nac 't isigrucri. 79 dadurch geliennzeichhetg da . so di.e beiden auf dem zentralen Stützkörper symme- triscil -L1,1 bezug die Mitte der leteren.- angeordnet sind. 9. -#',-iiordnuri-, nach --..#z,-;ruch 7, dadurch gelcennzeichn6t, dass die belden auf de.,:i zentralen Stützkörper symme triSch in üezu#-5 Mitte des letzteren angeordnet sindg um eine dauerncie '-"!ruc.--differnz zwischen beiden Seiten zu erzeugen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, d,ass die beiden Stützpunkte in axialer'Ili.--,ti-bung regelbar sind.-11. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnetg dass die Gleitschuhe in einem Stück zi.isai#iiiiengefasst sind. 12, AnordnUng nach Ansprüchen 1 und 29 dadurch gel-,ennzeieli-ZD nat, dass die Gleitschuhe in Form mdrerer getrennter Elemente) gestaltet sind. 13. Anordnung nach.Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekerinzeiclinet, dass die Gleitschuhe aus 1..letall bestehen und mit Ölschinierung eingerichtet sind. 14.'Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurchgekennzeichnetp dass die Gleitschuhe aus Gu*i oder synthetischem Material, z.B. Polyesterharz, bestellen und mit Öl- oder vi,Issersdhmierung versehen sind. 15' A.Iordnung nach Ansprüchen 13 oder 14, dadurch geknnn- CD tel Ln der zylindri- de.ss das flüssige sehen Sc,#hale eingeschlostjen iit. 16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gelcenn4zdiehne-bg .daS3 (1z-Iaf Z1UaiigE) SOllitiermi#tel gekühlt oder erhitzt iat.