DE19724507A1 - Walze zur Druckbehandlung von Warenbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine derartige Walze ist aus der DE 38 20 974 C3 bekannt. Solche Walzen können im Papierbereich Längen bis zu 10 m und Arbeitsgeschwindigkeiten bis zu 2000 m/min aufweisen. Hierbei kann es in der Walze und dem zugehörigen Abstütz­ system zu schwer beherrschbaren Schwingungszuständen kom­ men.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs­ gemäße Walze mit verbesserten Dämpfungseigenschaften zu versehen, so daß ihre Schwingungsneigung behoben oder jedenfalls merklich vermindert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das Zusammen­ spiel der stark gedrosselten Randkammern, die nur der Spalteinstellung der Lagertasche oder der Lagertaschen dienen, mit der schwachen Dämpfung in dem Durchgangskanal zu der oder den Lagertaschen einen deutlichen Einfluß auf die Dämpfung von Schwingungen hat. Der oder die Durch­ gangskanäle sollen also nicht völlig drosselfrei sein, wie es bei der DE 38 20 974 C3 der Fall ist, aber auch nicht nur aufgrund der Drosselung wirken, wie es bei den Stütz­ elementen der DE 22 30 139 der Fall ist. Die schwache Drosselung bei der Erfindung soll vielmehr eine Mischwir­ kung ergeben.

Was unter "schwacher Drosselung" zu verstehen ist, ergibt sich aus Anspruch 2, wonach bei einem üblichen Druck in dem Zylinderraum von 40 bis 60 bar ein Druckabfall an dem Durchgangskanal von 1,5 bis 3,0 bar gegeben sein soll.

Um diesen Betrag überwiegt also der Druck in dem Zylin­ derraum unter dem Stützelement, welches mit der entspre­ chenden nicht allzu großen Kraft gegen den Innenumfang der Hohlwalze gepreßt wird. Es handelt sich also bei dem er­ findungsgemäßen Stützelement immer noch um ein Dichtele­ ment, dessen Funktion im wesentlichen darin besteht, die Lagertasche zu umgrenzen, wie es bei der DE 38 20 974 C3 gegeben ist. Die Alternative wäre das Kraftelement nach der DE 22 30 139, welches mit praktisch der gesamten von der Druckflüssigkeit in dem Zylinderraum ausgeübten Kraft gegen den Innenumfang der Hohlwalze gepreßt wird und ent­ sprechend havariegefährdet ist, wenn der drosselnde Durch­ gangskanal verstopft und die hohe Anpreßkraft erhalten bleibt, ohne daß an der Anlagefläche eine Schmierung stattfindet.

Der Druck in den Randkammern soll unter dem Druck der Lagertasche liegen und im Zusammenwirken mit dem gegen­ läufigen Druck durch die schwache Drosselung in dem Durch­ gangskanal einen Spalt an der Berandung der Lagertasche definieren, der die Ausbildung eines tragfähigen, eine metallische Berührung verhindernden Flüssigkeitsfilms auf der dem Innenumfang der Hohlwalze zugewandten Stirnseite der Berandung ermöglichen.

Im übrigen aber soll gemäß Anspruch 4 das Stützelement im Betrieb, was die hydrostatischen Kräfte betrifft, hydrau­ lisch ausgeglichen sein. Gegen den Innenumfang der Hohl­ walze gerichtete Kräfte entstehen auf diese Weise aus­ schließlich durch die schwache Drosselung in dem Durch­ gangskanal oder den Durchgangskanälen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Walzenpaars, bei welchem eine erfindungsgemäße Walze als Unterwalze aus­ gebildet ist;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch den oberen Bereich der Unterwalze in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 3 von oben.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Walzenanordnung umfaßt eine Oberwalze 10 und eine Unterwalze 100, zwischen denen eine Warenbahn 30 einer Druckbehandlung in dem gebildeten Walzspalt 31 ausgesetzt wird. Die Warenbahn 30 könnte aus Papier, Karton, Vlies, Kunststoff, Metall oder dergleichen bestehen. Die Oberwalze 10 ist eine konventionelle massive Walze. Die Unterwalze 100 hingegen umfaßt eine umlaufende Hohlwalze 1, deren Außenumfang 2 den arbeitenden Walzen­ umfang bildet und die der Länge nach von einem stillste­ henden Querhaupt 3 durchgriffen ist, welches allseitig Abstand zum Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 beläßt, so daß es sich innerhalb der Hohlwalze 1 durchbiegen kann, ohne mit dem Innenumfang 4 in Berührung zu kommen.

Die Zapfen 21 der Oberwalze 10 sowie die aus der Hohlwalze 1 an deren Enden vorstehenden Enden 5 des Querhauptes 3 sind im Walzenständer geführt und werden durch geeignete nicht dargestellte Belastungsvorrichtungen gegeneinander gedrückt.

Die Hohlwalze 1 kann an ihren Enden auf dem Querhaupt 3 durch in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Lager dreh­ bar gelagert sein. Bei einem alternativen Ausführungsbei­ spiel ist die Hohlwalze 1 an dem Querhaupt 3 in der Wirk­ ebene W, d. h. in der in Fig. 1 parallel zur Zeichenebene gelegenen Verbindungsebene der Achsen der beiden Walzen 10 und 100, geführt und kann sich als Ganzes gegenüber dem Querhaupt 3 in dieser Ebene verlagern.

Der Zwischenraum 6 zwischen dem Querhaupt 3 und dem Innen­ umfang 4 der Hohlwalze 1 ist an den Enden durch nicht dar­ gestellte Endquerdichtungen abgedichtet, so daß die sich in dem Zwischenraum 6 ansammelnde Druckflüssigkeit nicht nach außen austreten kann.

In der dem Walzspalt 31 zugewandten abgeflachten Oberseite 3' des Querhauptes 3 sind längs der Walze verteilte Zylin­ dersackbohrungen 15 ausgebildet, in denen Stützelemente 14 bezüglich des Querhauptes 3 radial geführt sind und mit einer dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 angepaßten Anlage­ fläche 16 dichtend am Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 an­ liegen.

In der schematischen Darstellung des Ausführungsbeispiels sind nur sechs Stützelemente 14 wiedergegeben, doch ver­ steht sich, daß je nach Länge der Walze 100 auch eine wesentlich größere Zahl von Stützelementen 14 vorhanden und in Längsrichtung der Walze 100 einander benachbarte Stützelemente insbesondere dichter aufeinanderfolgen kön­ nen.

Unter jedem Stützelement 14 ist in der Zylindersackbohrung 15 ein Zylinderraum 17 gebildet, dem über eine in dem Querhaupt 3 ausgebildete Zuleitung 26 Druckflüssigkeit zuführbar ist. Es kann für jeden einzelnen Zylinderraum 17 eine separate Zuleitung vorgesehen sein, mittels der die einzelnen Stützelemente 14 mit individuellen Drücken be­ aufschlagbar sind. Es können die Stützelemente 14 gruppen­ weise mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden, zum Beispiel eine Gruppe in der Mitte und zwei Randgrup­ pen, wie es durch die drei Zuleitungen 26 in Fig. 2 ange­ deutet ist. Schließlich können aber auch alle Stützelemen­ te 14 an ein und dieselbe Zuleitung angeschlossen werden.

Die Zuleitungen 26 erhalten ihre Druckflüssigkeit über eine Steuereinrichtung 27, die von einer Pumpe 22 versorgt wird. 25 ist die Rückleitung in den Vorratsbehälter 9.

In Fig. 3 ist ein Stützelement 14 mehr im einzelnen er­ kennbar. Es umfaßt eine dicke kreiszylindrische Scheibe 46, die nach Art eines Kolbens in die Zylindersackbohrung 15 des Querhaupts 3 eingreift. Auf der Oberseite der Scheibe 26 ist eine koaxiale flache zylindrische Ausneh­ mung 44 vorgesehen, in die ein die Anlagefläche 16 bilden­ der Formkörper 43 mit einem entsprechenden Ansatz 48 ein­ greift. Der Formkörper 43 hat die Form einer Platte von rechteckigem, fast quadratischem Grundriß, über deren Oberseite sich eine stegartige ringsum geschlossene Beran­ dung 42 erhebt, deren in Fig. 1 obere Stirnseite die An­ lagefläche 16 bildet. Die Anlagefläche 16 ist dem Verlauf des Innenumfangs 4 der Hohlwalze 1 angepaßt. Die Berandung 42 umschließt also eine gegen den Innenumfang 4 der Hohl­ walze 1 hin offene flache ringsum dichte Kammer, die La­ gertasche 40. Der Druck der Druckflüssigkeit fällt in der auf der Anlagefläche 16, d. h. auf der Stirnseite der Be­ randung 42 befindlichen Flüssigkeitsschicht in dem vollen Wert in der Lagertasche 40 auf den außerhalb der Lagerta­ sche 40 herrschenden Wert, d. h. meist auf Null, ab. Die wirksame Fläche des Drucks in der Lagertasche ist also etwa durch die strichpunktierte Linie 47 darstellbar. Diese Fläche soll gleich der Querschnittsfläche des Zylin­ derraums 17 unter dem Stützelement 14 sein, so daß die­ ses insoweit hydraulisch angeglichen ist.

Die Berandung 42 verläuft im wesentlichen in der Nähe des Randes des Formteils 43 und hat vier einspringende Ecken 45, deren Seitenlängen etwa ein Viertel der Länge einer Seite des Formteils 43 ausmachen. In den durch die ein­ springenden Ecken 45 freien äußeren Bereichen, also au­ ßerhalb der Lagertasche 40, sind Randkammern 50 vorgese­ hen, deren kreisringförmige Berandung 52 ebenfalls ringsum geschlossen ist. Die dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 zugewandte Stirnfläche der Berandungen 52 gehören zu der Anlagefläche 16 und sind der zylindrischen Gestalt des Innenumfangs 4 der Hohlwalze 1 angepaßt.

In der Scheibe 26 und dem Formkörper 43 sind fluchtende Bohrungen 51, 53 angebracht, die zusammen einen Durch­ gangskanal 54 bilden, der von dem Zylinderraum 17 unter­ halb des Stützelements 14 in dessen Lagertasche 40 führt. Der Durchmesser der Bohrung 53 beträgt ca. 1,5 mm, der Durchmesser der Bohrung 51 ist etwas größer. Der Durch­ messer von 1,5 mm der Bohrung 53 gewährleistet, daß die Bohrung 53 nicht ohne weiteres verstopfen kann. Anderer­ seits stellt eine solche Bohrung ein gewisses Strömungs­ hindernis für die aus dem Zylinderraum 17 in die Lagerta­ sche 40 übertretende Druckflüssigkeit dar, so daß eine schwache Drosselung gegeben ist, die durch das Symbol 55 angedeutet sein soll. Die schwache Drosselung ist so be­ messen, daß bei dem üblichen Druck von 40 bis 60 bar in dem Zylinderraum 17 beim Überströmen in die Lagertasche 40 sich ein Druckunterschied von etwa 2 bar einstellt. Mit diesem Überschußdruck in dem Zylinderraum 17 wird das Stützelement 14 gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 gepreßt, da es im übrigen hydraulisch ausgeglichen sein soll. In dem Zylinderraum 17 herrscht also beispielsweise ein Druck von 50 bar, in der Lagertasche 40 ein Druck von 48 bar.

Die dicke Scheibe 46 und das Formstück 43 weisen außerdem noch fluchtende Bohrungen 56, 57 auf, von denen die Boh­ rung 57 nicht ganz durch das Formstück 43 hindurchgeht und über Kanäle 58 mit allen vier Randkammern 50 verbunden ist. Die Kanäle 58 sind stark gedrosselt, wie durch das Symbol 59 angedeutet sein soll, so daß bei dem üblichen Druck von 40 bis 60 bar in dem Zylinderraum 17 in den Randkammern 50 deutlich niedrigere Drücke, beispielsweise nur etwa 1,5 bis 3,0 bar herrschen.

Die Stützelemente 14 sind von einem zu der Abflachung 3' parallelen Boden 60 umgeben, der als im wesentlichen fla­ che Platte aus Blech oder dergleichen ausgebildet ist, die so breit wie die Abflachung 3' und so lang wie die Walze 100 ist. Der Boden 60 hat an den Stellen der Stützelemente 14 Lochungen 61 in einem dem Ansatz 48 des jeweiligen Formteils 43 entsprechenden Durchmesser und ist in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise zwischen dem jeweiligen Form­ teil 43 und der dicken Scheibe 46 eingespannt, wobei der Ansatz 48 durch die Lochung 61 in die Ausnehmung 44 ein­ greift.

An den beiden in Umfangsrichtung gelegenen Begrenzungen des Bodens 60 sind Rakel 37, 38 vorgesehen, die als Strei­ fen aus federelastischem Material ausgebildet und an einem Längsrand mit dem Boden 60 vorhanden sind. Die freien Längsränder stehen schräg zum Innern des Bodens 60 und radial nach außen vor und liegen am Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 an. An den Enden des Bodens 60 sind Begrenzun­ gen vorgesehen, so daß der gesamte Grundrißbereich des Bodens auch zur Aufnahme von Flüssigkeit befähigt ist. Die Flüssigkeit kann vom Boden 60 über die Leitung 8 abgeführt werden, wenn sie nicht vom Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 mitgenommen werden soll, zum Beispiel aus Temperaturgrün­ den. Der Boden 60 kann aber auch dazu dienen, auf dem Boden 60 im Bereich der Stützelemente 14 eine die Tempera­ turverteilung längs der Walze 100 beeinflussende Flüssig­ keitsströmung zu erzeugen.

Claims (4)

1. Walze zur Druckbehandlung von Warenbahnen,
mit einer den arbeitenden Walzenumfang bildenden umlaufenden Hohlwalze (1),
mit einem diese der Länge nach durchgreifenden, und um Abstand vom Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) belassen­ den undrehbaren Querhaupt (3),
mit über die Länge der Hohlwalze (1) verteilt nach Art von Kolbenzylindereinheiten am Querhaupt geführten Stützelementen (14), die am Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) anliegen,
mit mindestens einer in der Anlagefläche (16) jedes Stützelements (14) ausgebildeten, gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) offenen, ringsum berandeten hydro­ statischen Lagertasche (40), mit mindestens einem von dem Zylinderraum (17) der Kolbenzylindereinheit in die jewei­ lige hydrostatische Lagertasche (40) führenden Durchgangs­ kanal (54),
mit mindestens zwei an dem Stützelement (14) ausge­ bildeten, mit Abstand von der Mitte der Lagertasche (40) angeordnete, gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) offenen, von der hydrostatischen Lagertasche (40) getrenn­ ten Randkammern (50), die über drosselnde Kanäle (58) in dem Stützelement (14) mit Druckflüssigkeit aus dem Zylin­ derraum (17) versorgbar sind,
und mit einer in dem Querhaupt (3) ausgebildeten Anordnung von Zuleitungen (26) zu den Zylinderräumen (17) der einzelnen Kolben/Zylindereinheiten,
dadurch gekennzeichnet,
daß der von dem Zylinderraum (17) zu der jeweiligen Lagertasche (40) führende Durchgangskanal (54) schwach drosselnd ausgeführt ist und die drosselnden Kanäle (58) der Randkammern (50) von dem Zylinderraum (17) ausgehen.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache Drosselung so bemessen ist, daß bei einem Druck in dem Zylinderraum (17) von 40 bis 60 bar an dem Durchgangskanal (54) ein Druckabfall von 1,5 bis 3,0 bar gegeben ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung in den drosselnden Kanälen (58) zu den Randkammern (50) so bemessen ist, daß in den Randkammern (50) bei einem Druck in dem Zylinderraum (17) von 40 bis 60 bar ein Druck von höchstens einem Zehntel dieses Drucks gegeben ist.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wirkflächen des Drucks in dem Zylin­ derraum (17) und in den Lagertaschen (40) etwa gleich sind.